Extreme Umgebungen wie die Raumoptische Kommunikation und Kernreaktoren stellen hohe Anforderungen an Zuverlässigkeit und Stabilität photonischer integrierter Bauteile. Herkömmliche Silizium-Wellenleiter sind in diesen Szenarien einem erheblichen Risiko der Leistungsverschlechterung ausgesetzt, hauptsächlich aufgrund ihrer unzureichenden Strahlungsbeständigkeit und chemischen Empfindlichkeit. Vor diesem Hintergrund wurde in dieser Arbeit ein neuartiger optischer Wellenleiter auf Basis von Ta₂O₅ mit strahlungsresistenten und chemisch stabilen Eigenschaften entworfen und untersucht. Die Wellenleiterstruktur wurde basierend auf der klassischen elektromagnetischen Theorie optimiert, und experimentell wurde bestätigt, dass dieser Wellenleiter geringe Verluste und eine ideale Fähigkeit zur Modenbegrenzung aufweist. Darüber hinaus ist sein Herstellungsverfahren mit bestehenden Halbleitertechnologien kompatibel, bietet gutes Integrationspotenzial und kann zu selektiven Bauteilen wie FP- (Fabry–Pérot)-Wellenleitern und Gitterwellenleitern weiterentwickelt werden, um die Übertragung und Steuerung von Photonen zu realisieren. Diese Studie stellt eine leistungsstarke und zuverlässige Lösung für Wellenleiter dar, die unter starken Strahlen- und Korrosionsbedingungen stabil arbeiten, und eröffnet breite Anwendungsfelder für optische Kommunikations- und Sensorsysteme.

Tantalpentoxid; Mehrschicht-Dielektrikumschicht; optischer Wellenleiter; Modenanalyse