Die Kerr-Zelle ist nach dem schottischen Physiker John Kerr benannt. Er entdeckte den ebenfalls nach ihm benannten Kerr-Effekt, der in das Gebiet der nichtlinearen Optik gehört. Danach wird das Brechungs- und Polarisationsverhalten eines Materials durch ein außen angelegtes elektrisches Feld verändert.
Die Kerr-Zelle nutzt diesen Effekt zur gesteuerten Modulation der Polarisation des durchfallenden Lichts, sie bildet also einen Polarisationsmodulator. Die Zelle ist mit einer Flüssigkeit gefüllt, meist mit Nitrobenzol. Quer zur Richtung des durchfallenden Lichts wird über Elektrodenplatten in der Flüssigkeit ein elektrisches Feld angelegt. Bei der genannten Flüssigkeit und üblichen Zellgrößen im Zentimeterbereich braucht man dabei elektrische Spannungen von wenigen Kilovolt.
Mit einer Kerr-Zelle lassen sich z. B. elektrische in optische Signale umwandeln. Wenn man mit der Kerr-Zelle ein analoges (Audio-)Signal auf einen Lichtstrahl aufmodulieren will, muss man zu diesem elektrischen Gleichfeld das Wechselstromsignal addieren, so dass das Gleichfeld wie eine Vorspannung wirkt. Als eingehendes Licht verwendet man dann linear polarisiertes Licht, entweder einen Laserstrahl oder eine herkömmliche Lichtquelle mit nachfolgendem Linearpolarisator. Durch die Kerr-Zelle wird die Polarisationsebene dann mehr oder weniger gedreht. Hinter der Zelle ordnet man einen weiteren Linearpolarisator an, so dass die Intensität des durchgelassenen Lichts vom momentanen Drehwinkel der Kerr-Zelle und damit von der Modulation ihrer Erregungsspannung abhängt. Auf einem Fotoempfänger am Ende der Übertragungsstrecke findet man das aufmodulierte Audiosignal als aufgeprägtes Wechselsignal auf dem elektrischen Signal des Empfängers wieder, das mit üblichen elektronischen Mitteln extrahiert und verstärkt werden kann.
