自石墨烯被发现以来,过渡金属硫化物（TMDs）等新型二维材料因其独特的光子和光电特性引起了广大研究工作者的关注。全光开关在全光信号处理和通信等全光应用中起着重要的作用。基于二维材料的超快光学特性和较大的光学非线性来实现相关的功能器件已成为高速的全光信号处理方面的一个主要研究方向。本文主要对基于低维纳米材料薄膜的热光全光开关开展了研究。论文第一章,主要介绍了本论文的研究背景,列举了石墨烯、黑磷和过渡金属硫化合物在全光器件方面的国内外研究现状。本文重点关注在热光全光器件上,综合近些年各团队对基于纳米材料实现热光全光器件的典型研究成果,提出了相关问题,给出了本论文的工作出发点及研究意义。第二章,主要阐述基于材料的全光调制的原理,从非线性效应、载流子效应和热光效应三个方面分别展开了介绍。重点介绍了热光效应中的偏振干涉结构。第三章,主要对TMDs的制备及表征实验进行了研究,介绍了几种常见的TMDs材料制备方法,采用液相剥离法制备纳米材料薄膜,并测试了材料薄膜的物理特性和光学特性,验证了MoS₂-PVA薄膜具有波长相关吸收特性。第四章,主要开展基于MoS₂-PVA薄膜实现热光全光开关的研究。利用热光效应机制,采用偏振干涉的结构实现了热光全光开关,并对获得的开关信号从开关速度和稳定性方面进行了详细的分析讨论。此外,本文也验证了WSe₂-PVA薄膜可以实现全光开关并获得长时间稳定输出的信号。第五章,为了进一步提高开关信号的性能,研究了基于碳纳米管薄膜（CNT-PVA）的全光开关,最终获得了输入驱动功率低、开关速度快的信号。最后,总结了本文的主要研究内容,并阐述了本论文的创新点以及后续可以探索研究的方向。相信本论文的研究工作对热光全光开关器件的发展有一定的促进意义,同时也希望能启发后续基于二维材料的全光信号处理方向的相关研究工作。