随着光网络带宽的不断增长，以DWDM为代表的全光网技术快速发展，每根光纤可以进行从几百到上千波长的传输，每个波长可承载10Gbit/s以上的信号。面对如此巨大的系统容量进行传输和交换，给现有网络带来巨大挑战，采用传统的光-电-光方法的交换设备很难胜任。光网络中光交换设备逐渐成为光网络发展的瓶颈，而基于微光机电系统(MOEMS)技术的光开关被认为是未来高速光网络中的关键技术。为了实现高速光交换，需要光开关有更高的切换速度；为了实现大规模、大容量的光交换，需要光开关具有更低的插入损耗；为了获得更长的工作寿命，需要光开关具有更高机械稳定性和可靠性。因此，采用传统光开关技术难以实现这些要求，而目前基于MOEMS光开关是最具有前景的一种技术方案。 论文对基于MOEMS技术的光开关进行了全面的探讨和研究。重点对三维MOEMS光开关结构进行分析和设计，设计了一种三维MOEMS光开关的结构，特别对输入输出光纤端面、微反射镜阵列、反射器等进行了分析，在建立系统传输模型的基础上，分析微型反射镜参数的合理选择；然后对致动器进行分析和探讨，设计了一种新型的静电致动器，并对致动器的控制部分初步进行分析；最后对光开关的开关室进行分析，并与传统结构的开关室进行比较。研究结果表明：这种光开关具有抗温度影响和抗冲击的能力强，可靠性高；切换时间短、结构紧凑、微镜的最大偏转角小、便于装配、便于批量生产等特点，能满足高速光网络的需要。 论文最后对光开关用于构建OXC，OADM，实现全光互联网，实现光网络的保护等方面的应用展开探讨。