偏振非敏感且高效率的超導納米線單光子探測器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于光探測技術領域，涉及一種超導納米線單光子探測器，特別是涉及一種偏振非敏感且高效率的超導納米線單光子探測器。
【背景技術】
[0002]超導納米線單光子探測器(SuperconductingNanowire Single PhotonDetector, SNSPD)是一種新型的單光子探測器，可以實現從可見光波段到紅外波段的單光子探測。
[0003]SNSPD 一般工作在低于4K的低溫環(huán)境下，并加一略小于臨界電流的偏置電流。當單光子被超導納米線條吸收時，庫泊電子對被破壞產生大量的熱電子，在局部形成熱點區(qū)域；如果光子能量足夠高，產生的熱點足夠大，最終會在納米線條上形成有阻區(qū)，納米線條失超。經過一段弛豫時間之后，熱電子與聲電子相互作用重新形成庫珀電子對，納米線條重新恢復超導態(tài)。實際檢測中，通過檢測該有阻區(qū)來實現單光子的探測。
[0004]目前，超導納米線單光子探測器的綜合性能良好，具有暗計數低、探測速率高等優(yōu)點，在量子通信、量子計算、深空通信、非線性光學等眾多領域中具有十分重要的應用前景。
[0005]但是，與半導體單光子探測器相比，現有的超導納米線單光子探測器存在一較大缺點:由于納米線條光柵結構的各向異性，吸收率對入射光的偏振方向非常敏感。一般的解決方法是在超導納米線單光子探測器前端連接偏振控制器，但此方法需要手工調節(jié)，從而制約了超導納米線單光子探測器在實際應用中的靈活性；此外，在某些涉及隨機偏振(如熒光)的應用場景，由于無法調節(jié)光的偏振方向，如使用現有的偏振敏感超導納米線單光子探測器，其探測效率無法得到最優(yōu)化。
[0006]因此，為了滿足超導納米線單光子探測器的實際應用需求，提供一種偏振非敏感且高效率的超導納米線單光子探測器非常必要。

【發(fā)明內容】

[0007]鑒于以上所述現有技術的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種偏振非敏感且高效率的超導納米線單光子探測器，用于解決現有技術中超導納米線單光子探測器對光偏振方向敏感的問題。
[0008]為了實現上述目的及其他相關目的，本發(fā)明提供一種偏振非敏感且高效率的超導納米線單光子探測器，包括:
襯底；
介質半反鏡，結合于所述襯底表面；
下光學腔體，結合于所述介質半反鏡表面；
介質包裹層，結合于所述下光學腔體表面；
NbN納米線，結合于所述介質包裹層內部；
上光學腔體，結合于所述介質包裹層表面； 介質納米線，結合于所述介質包裹層與上光學腔體之間；
全反鏡，結合于所述上光學腔體表面。
[0009]作為本發(fā)明的偏振非敏感且高效率的超導納米線單光子探測器的一種優(yōu)選方案，通過調節(jié)所述介質包裹層的厚度，可以使不同偏振方向的光吸收率相同。
[0010]作為本發(fā)明的偏振非敏感且高效率的超導納米線單光子探測器的一種優(yōu)選方案，通過調節(jié)所述介質半反鏡的厚度，可以提高光吸收率。
[0011]作為本發(fā)明的偏振非敏感且高效率的超導納米線單光子探測器的一種優(yōu)選方案，通過調節(jié)所述介質納米線的尺寸，可以使不同偏振方向的光吸收率峰值對應波長相同。
[0012]作為本發(fā)明的偏振非敏感且高效率的超導納米線單光子探測器的一種優(yōu)選方案，所述襯底的材料包括二氧化娃、藍寶石或MgO等材料；所述介質半反鏡的材料包括娃或GaAs等材料；所述介質包裹層的材料包括娃或GaAs等材料；所述介質納米線的材料包括娃或GaAs等材料；所述下光學腔體和上光學腔體的材料包括二氧化硅或一氧化硅等材料；所述NbN納米線厚度介于4納米到8納米之間，可包裹在所述介質包裹層的中間、上端或者下端位置；所述全反鏡的材料為金屬或布拉格多層介質反射鏡。
[0013]綜上所述，本發(fā)明提供一種偏振非敏感且高效率的超導納米線單光子探測器，包括襯底；介質半反鏡，結合于所述襯底表面；下光學腔體，結合于所述介質半反鏡表面；介質包裹層，結合于所述下光學腔體表面；NbN納米線，結合于所述介質包裹層內部；上光學腔體，結合于所述介質包裹層表面；介質納米線，結合于所述介質包裹層與上光學腔體之間；全反鏡，結合于所述上光學腔體表面。本發(fā)明通過調節(jié)所述介質包裹層的厚度、介質半反鏡的厚度和介質納米線的尺寸，可以實現光吸收率的偏振非敏感性，且具有較高的吸收效率，具有高度產業(yè)利用價值。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的一種偏振非敏感且高效率的超導納米線單光子探測器的結構截面示意圖。
[0015]圖2為本發(fā)明的一種偏振非敏感且高效率的超導納米線單光子探測器的“波長-吸收率”響應曲線，通過調節(jié)介質包裹層的厚度、介質半反鏡的厚度和介質納米線的尺寸，對不同偏振狀態(tài)的光信號，超導納米線單光子探測器的“波長-吸收率”曲線幾乎完全重合，且具有較高的峰值吸收效率。
[0016]元件標號說明
1:襯底，2:介質半反鏡，3:下光學腔體，4:介質包裹層，5:NbN納米線，6:介質納米線，7:上光學腔體，8:全反鏡。
【具體實施方式】
[0017]以下通過特定的具體的實施例說明本發(fā)明的【具體實施方式】，本領域技術人員可根據本說明書所揭露的內容輕易的了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明還可以通過其他不同的具體的實施方式加以實施或者應用，本說明書中的各項細節(jié)也可以基于不同觀點與應用，在不背離本發(fā)明的精神下進行各種修飾或者改變。
[0018]請參閱圖1及圖2。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構想，因此圖示中僅僅顯示與本發(fā)明中有關的組件而非按照實際實施時組件數目、形狀及尺寸繪制，其實際實施中各組件的形態(tài)、數量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局形態(tài)也可能更為復雜。
[0019]實施例
如圖1及圖2所示，本實施例提供一種偏振非敏感且高效率的超導納米線單光子探測器，包括:
襯底I ;
介質半反鏡2，結合于所述襯底I表面；
下光學腔體3，結合于所述介質半反鏡2表面；
介質包裹層4，結合于所述下光學腔體3表面；
NbN納米線5，結合于所述介質包裹層4內部；
上光學腔體7，結合于所述介質包裹層4表面；
介質納米線6，結合于所述介質包裹層4與上光學腔體7之間；
全反鏡8，結合于所述上光學腔體7表面。
[0020]作為示例，本實施例設計的偏振非敏感且高吸收率的超導納米線單光子探測器，可以通過調節(jié)所述介質包裹層4的厚度，使不同偏振方向的光吸收率相同。
[0