微納光纖耦合超導納米線(xiàn)單光子探測器成功研制

　　【衡工儀器 行業(yè)資訊】超導納米線(xiàn)單光子探測器(SNSPD：Superconducting nanowire single-photon detector)作為一種高性能的單光子探測器，已廣泛應用于量子信息、激光雷達、深空通信等領(lǐng)域，有力推動(dòng)了相關(guān)領(lǐng)域的科技發(fā)展。

　　SNSPD器件主要有兩種光耦合方式，一種是垂直光耦合方式，光纖端面平行于SNSPD光敏面，光子垂直入射到納米線(xiàn)上，采用光學(xué)腔體或反射鏡結構實(shí)現高效光耦合。利用該類(lèi)耦合結構，中國科學(xué)院上海微系統與信息技術(shù)研究所已實(shí)現NbN基SNSPD系統探測效率超過(guò)90%，相關(guān)結果發(fā)表后受到國內外廣泛關(guān)注。該光耦合結構的特點(diǎn)是，可以實(shí)現高光耦合效率，但受限于光耦合結構，工作波長(cháng)范圍受限。另一種光耦合方式是波導光耦合方式，將納米線(xiàn)制備在光波導上，可實(shí)現高效的本征吸收。但光纖到波導的耦合效率較低，使這類(lèi)器件僅能作為片上光子學(xué)的解決方案，無(wú)法作為獨立單光子探測器使用。

　　上海微系統所/中國科學(xué)院超導電子學(xué)卓越創(chuàng )新中心尤立星研究員團隊和浙江大學(xué)教授方偉、童利民團隊合作，首次提出微納光纖耦合的SNSPD器件結構。該結構將SNSPD器件置于微納光纖的倏逝場(chǎng)內，實(shí)現納米線(xiàn)對微納光纖中傳輸的光子吸收。光學(xué)計算顯示，該類(lèi)結構有望實(shí)現高吸收效率的同時(shí)，保持很好地寬譜特性。經(jīng)過(guò)上海微系統所巫博士君杰和浙江大學(xué)博士徐穎鑫等近3年實(shí)驗探索，科研團隊研制出微納光纖耦合SNSPD器件。在1550nm/1064nm工作波長(cháng)，系統探測效率分別達到20%/50%。相關(guān)成果近日發(fā)表在Optics Express上，該結果有望在新型SNSPD器件及微納光纖領(lǐng)域開(kāi)辟新的研究方向。

　　研究工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項目“高性能單光子探測技術(shù)”、中科院戰略性先導科技專(zhuān)項(B)“超導電子器件應用基礎研究”、自然科學(xué)基金以及上海市科委等的資助。

（文章來(lái)源：中國化工儀器網(wǎng)）

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