Extreme Umgebungen wie die optische Raumkommunikation und Kernkraftwerke stellen hohe Anforderungen an die Zuverlässigkeit und Stabilität photonischer integrierter Bauelemente. Traditionelle Silizium-basierte Wellenleiter sind in diesen Szenarien einem erheblichen Risiko der Leistungsdegradation ausgesetzt, hauptsächlich aufgrund ihrer unzureichenden Strahlungsresistenz und chemischen Empfindlichkeit. Daher wurde in dieser Arbeit ein neuartiger optischer Wellenleiter auf Basis von Ta₂O₅ mit Strahlungsresistenz und chemischer Stabilität entworfen und untersucht. Die Wellenleiterstruktur wurde basierend auf klassischer elektromagnetischer Theorie optimiert, und experimentell wurde nachgewiesen, dass der Wellenleiter niedrige Verluste und eine ideale Modenbegrenzungsfähigkeit besitzt. Darüber hinaus ist der Herstellungsprozess mit bestehenden Halbleitertechnologien kompatibel, besitzt ein gutes Integrationspotenzial und kann weiter zu FP (Fabry-Pérot-Resonator) Wellenleitern, Gitterwellenleitern und anderen modenselektiven Bauelementen zur Übertragung und Steuerung von Photonen gefertigt werden. Diese Studie bietet eine leistungsstarke und zuverlässige Wellenleiterlösung für optische Kommunikations- und Sensorsysteme, die unter starken Strahlungs- und Korrosionsbedingungen stabil arbeiten, und zeigt somit ein breites Anwendungspotenzial auf.

Tantalpentoxid; mehrschichtiger dielektrischer Film; optischer Wellenleiter; Modenanalyse