随着网络通信的快速发展,基于集成电路的传统互连方式在距离、速度以及功耗等方面都面临巨大的挑战。为了突破“电子瓶颈”的限制,人们需要寻求一种新的信息载体,光子凭借其天然的优势成为首选。随着光子技术的发展,代替电子计算机的光子计算机不再遥不可及。而光子晶体管是光子计算机的重要组件,是光子计算机运算能力的象征。它是可以用一束光控制另一束光的光学器件,与电子晶体管相比,具有运算速率高、功耗低、体积小等优点。另一方面,随着集成光路的发展,光子计算机的实现和大规模集成化成为人们追求的目标。硅基集成芯片易与传统互补金属氧化物半导体(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor,CMOS)工艺兼容、原材料丰富、成本低廉等优点,使其成为今后集成化发展的首选平台。研究基于硅基器件的光晶体管具有十分重要的意义。此外,随着光力的发现和理论的进一步完善,在集成光子回路中引入光梯度力,可以使得片上集成光学器件工作在新的机理下。本论文主要研究基于绝缘体上硅(Silicon-on-isolator,SOI)的马赫-曾德尔干涉仪(Mach-Zehnder interferometer,MZI)和微环谐振腔(Microring resonator,MRR)的光机械晶体管。本论文的主要内容可以概括为以下几点:(1)介绍了光晶体管的研究背景、硅基集成器件的发展、光晶体管的国内外研究进展。(2)分析了光力分类、光梯度力的计算和增强方法、常用光梯度力结构介绍。光力根据产生机制可以分为光辐射力和光梯度力。光梯度力的增强方法可以归类为增强系统光学品质因子和机械品质因子。常用的光学结构包括单模控制波导和纳米线结构、微环与衬底结构。(3)研究了基于硅基MZI和硅基MRR的光机械晶体管,在理论仿真与器件制作、实验测试方面都进行了研究工作。这两种光机械晶体管的响应频率都可以通过优化器件参数来得到提升。