随着社会和个人对通信容量的需求越来越大，全光网络不断发展，对传送网的速度，容量，网络的保护与恢复，网络间的切换等的要求越来越高。光开关作为光交换系统中的重要器件，对网络的传输速度及切换有着重要影响，并且全内反射型光开关与机械式光开关相比，具有数字响应，体积小，结构紧凑等优势，因而，有希望成为满足光交换系统的光开关。近几十年，随着聚合物这种价格低廉，工艺简单，且具有比较大的热光效应等优点的材料被科学家们发现后，聚合物热光波导开关便得到了广泛的研究，但目前所报道的这类光开关，其开关功耗往往较高，无法满足商用要求。为此，本文提出了一种新颖的全内反射热光开关的设计方案，通过采用具有相反热光效应的氮氧化硅与聚合物材料混合集成，设计独特的开关结构来解决此问题。本文的研究内容主要包括三部分：首先，介绍了所要设计的新型的热光开关结构。开关的核心由两条交叉为X结型的光波导，交叉波导中心所开的狭缝以及狭缝上方的加热电极构成。依据菲涅尔原理，对波导内光波传输特性进行分析，得到X结型光开关的关键参数如下：单模光波导的尺寸为8.0μm×3.0μm，波导交叉角一半为78°，所开狭缝的宽度为3.0μm，电极长为40.0μm，宽为8.0μm，厚度为0.2μm时，全反射区域的热场分布较好。然后，对设计好的光开关的性能参数进行了理论分析。本文所设计的光开关，当加热电极功率约为2.3mW时，便可实现开关在TE，TM两种模式的光波入射时的串扰与消光比绝对值均大于36dB，并且得到在此种情况下的开关时间对TE，TM模式而言，分别约为1.1ms与1.4ms。最后，为了消除在狭缝处填充与波导包层相同材料的聚合物时对开关性能所带来的影响，提出了另一种方案，即在狭缝处填充与波导芯层折射率相同的聚合物材料，并且完成了该方案下光开关的设计，性能的分析，以及两种不同设计方案下光开关的对比。通过论文的研究发现，本文所提出的设计方案，能够在满足开关性能要求的情况下，解决热光开关电极加热功率过大的问题，并且开关设计分析过程简单，结构简单，无需进行额外的优化设计。