全光网络在现代信息化社会中扮演着十分重要的角色,它采用光网络开关代替现存的电网络开关,极大地提高数据传输的效率。光开关是实现全光网络的关键器件之一，其性能的高低对网络通讯有着直接的影响。论文对平面波导热光开关的热学和力学性能进行研究，分析了热波导光开关的材料属性和器件结构对性能的影响。本文首先将广义热弹性理论应用到微机械中简支梁的热振动问题，给出了含有热延迟时间的热力耦合方程，分析了热弹性振动中影响振幅的因素，说明了广义热弹性理论在微机械传热中良好的适用性。然后对不同材料不同结构的热波导光开关的功耗和响应速度分别进行计算对比，说明了混合波导光开关在响应速度方面的优势；考虑到材料延迟时间较大时热波在器件边界以及波导层交界面的反射会引起温度的叠加，比较了不同延迟时间和不同芯层形状的芯层平均温度。同时，结合前人在结构设计方面的工作，通过研究器件结构对光开关热量耗散的影响，分别设计了双侧真空隔离槽结构和聚合物双隔热层结构，通过对比计算说明这两种结构可以降低光开关的功耗，而且对响应速度影响很小。混合波导热光开关中二氧化硅和有机聚合物材料参数之间的较大差异引起的热失配会对结构的稳定性造成隐患。本文对混合波导结构(SOI-SU)和聚合物波导结构(PMMA-SU)的曲率及界面缺陷的能量释放率进行了研究。首先根据热波导光开关的结构特点和工作原理，基于现有的板—膜模型发展了一种较为合理的梁—膜模型，对结构曲率进行了对比分析，说明新模型更为合理。然后对界面缺陷的能量释放率进行计算，运用热力耦合方程和应力强度因子外推法得出I型应力强度因子；结合结梁-膜模型中的界面剪力得出II型应力强度因子。由此求出界面缺陷的能量释放率，并分析了加热功率、材料参数和器件尺寸对它的影响。通过与相似结构界面断裂功的对比分析，为光开关的稳定性设计提供参考。