Extremumgebungen wie Weltraum-Lichtkommunikation und Kernkraftwerke stellen hohe Anforderungen an die Zuverlässigkeit und Stabilität photonischer integrierter Bauelemente. Traditionelle siliziumbasierte Wellenleiter sind in diesen Szenarien einem erheblichen Risiko der Leistungsdegradation ausgesetzt, hauptsächlich aufgrund ihrer inhärent unzureichenden Strahlungsbeständigkeit und chemischen Empfindlichkeit. Daher wurde in dieser Arbeit ein neuartiger Wellenleiter auf Ta₂O₅-Basis mit Strahlungsresistenz und chemischer Stabilität entworfen und untersucht. Die Wellenleiterstruktur wurde basierend auf klassischer elektromagnetischer Theorie optimiert, und durch Experimente wurde bestätigt, dass der Wellenleiter geringe Verluste und eine ideale Begrenzung der optischen Moden aufweist. Darüber hinaus ist der Herstellungsprozess mit bestehenden Halbleitertechnologien kompatibel, bietet gute Integrationsmöglichkeiten und kann zu FP-(Fabry-Pérot-Resonator), Gitterwellenleitern und anderen modenselektiven Bauelementen zur Übertragung und Kontrolle von Photonen weiterentwickelt werden. Diese Studie bietet eine leistungsfähige und zuverlässige Wellenleiterlösung für optische Kommunikations- und Sensorsysteme, die in stark bestrahlten und korrosiven Umgebungen stabil arbeiten, und zeigt breite Anwendungsperspektiven.

Tantalpentoxid;Mehrschicht-Filme;optischer Wellenleiter;Modenanalyse