Этот тип коммутаторов основан на нескольких принципах работы:
- на использовании в качестве коммутирующего элемента нагреваемой иммерсионной жидкости между торцами коммутируемых оптических волокон;
- на вариациях коэффициентов преломления сердцевины и оболочки оптического волокна входного порта и коэффициентов преломления серцевин оптических волокон выходных портов Y-разветвителя в зависимости от температуры;
- на основе интерферометров Маха – Цендера – ИМЦ (MZI); одно из плеч которого выполнено из термочувствительного оптического материала.
Последние в настоящее время получили широкое распространение. В этих коммутаторах используется явление изменения коэффициента преломления nэф под действием температуры, вследствие чего изменяется постоянная распространения
.
Это, в свою очередь, ведёт к изменению разности фаз между двумя плечами интерферометра, рисунок 13.5, вызывающий эффект коммутации входного сигнала с одного выхода на другой.
Рисунок 13.5 – Термооптический коммутатор на основе интерферометра Маха-Цендера
Базовыми здесь являются коммутирующие элементы размера 2х2, которые при определенном каскадировании позволяет сформировать коммутаторы емкостью 8х8.
Основой базового элемента является интерферометр Маха-Цендера, построенный из двух последовательно включенных направленных разветвителей (3 дБ), связанных между собой двумя оптическими волокнами различной длины, для создания разности фаз Dj. Учитывая, что каждый направленный разветвитель создает на выходах разность фаз 
, получаем разность фаз на выходах базового элемента 
(выход 1) и bDL (выход 2). Выбирая DL так, что bDL=kp, получаем разность фаз между выходами, равную p, то есть сигнал со входа 1 попадает на выход 1, если для него равенство bDL=kp соответствует k нечетному, и на вход 2, если это равенство соответствует k нечетному. Локальный дозированный импульсный нагрев элемента, изменяющий левую часть равенства, эквивалентен изменению четности k, то есть приводит к факту коммутации сигнала с одного выхода на другой.
Термическая природа этих устройств делает их достаточно инерционными, кроме того, они обладают большими вносимыми потерями и малым переходным затуханием. Последнее может быть улучшено, если подложки устройств коммутатора будут выполнены не из кварцевого стекла, а из специальных полимеров.