南京大学学报(自然科学版)
南京大學學報(自然科學版)
남경대학학보(자연과학판)
JOURNAL OF NANJING UNIVERSITY(NATURAL SCIENCES)
2014年
3期
254-261
,共8页
张蜡宝%康琳%陈健%吴培亨
張蠟寶%康琳%陳健%吳培亨
장사보%강림%진건%오배형
单光子%超导体%纳米线%系统效率
單光子%超導體%納米線%繫統效率
단광자%초도체%납미선%계통효솔
single photon%superconductor%nanowire%system efficiency
现代科学技术已经发展到利用单个光子的量子态载运信息和进行计算。因此,高效、灵敏地探测单个光子是量子计量、量子通信、非线性光学等量子信息科学研究中最基础的技术之一。超导纳米线单光子探测器(SNSPD)是一种新型单光子检测器,具有暗计数低、探测速率高、检测频谱宽等优点,在众多领域存在潜在应用。本文概述了超导单光子探测器的工作机制和理论模型,重点介绍了兼容4 inch硅工艺的 SNSPD器件的关键技术工艺,如器件设计、材料结构、制备工艺和封装技术等。研制的超导单光子探测器,在1550 nm波段,系统的单光子检测效率最高达到75%,暗计数小于100 cps,与国际最好水平相当。在不断提高 SNSPD性能研究的同时,还开展了利用 SNSPD进行光子数分辨的研究,以及将其应用于光时域反射仪(OTDR)中,进行长距离光纤状态的分析和检测研究。
現代科學技術已經髮展到利用單箇光子的量子態載運信息和進行計算。因此,高效、靈敏地探測單箇光子是量子計量、量子通信、非線性光學等量子信息科學研究中最基礎的技術之一。超導納米線單光子探測器(SNSPD)是一種新型單光子檢測器,具有暗計數低、探測速率高、檢測頻譜寬等優點,在衆多領域存在潛在應用。本文概述瞭超導單光子探測器的工作機製和理論模型,重點介紹瞭兼容4 inch硅工藝的 SNSPD器件的關鍵技術工藝,如器件設計、材料結構、製備工藝和封裝技術等。研製的超導單光子探測器,在1550 nm波段,繫統的單光子檢測效率最高達到75%,暗計數小于100 cps,與國際最好水平相噹。在不斷提高 SNSPD性能研究的同時,還開展瞭利用 SNSPD進行光子數分辨的研究,以及將其應用于光時域反射儀(OTDR)中,進行長距離光纖狀態的分析和檢測研究。
현대과학기술이경발전도이용단개광자적양자태재운신식화진행계산。인차,고효、령민지탐측단개광자시양자계량、양자통신、비선성광학등양자신식과학연구중최기출적기술지일。초도납미선단광자탐측기(SNSPD)시일충신형단광자검측기,구유암계수저、탐측속솔고、검측빈보관등우점,재음다영역존재잠재응용。본문개술료초도단광자탐측기적공작궤제화이론모형,중점개소료겸용4 inch규공예적 SNSPD기건적관건기술공예,여기건설계、재료결구、제비공예화봉장기술등。연제적초도단광자탐측기,재1550 nm파단,계통적단광자검측효솔최고체도75%,암계수소우100 cps,여국제최호수평상당。재불단제고 SNSPD성능연구적동시,환개전료이용 SNSPD진행광자수분변적연구,이급장기응용우광시역반사의(OTDR)중,진행장거리광섬상태적분석화검측연구。
Superconductor nanowire single-photon detector (SNSPD)is a new single-photon detector with low dark count rate.This article analyzed the working mechanism and theoretical models of SNSPD.We outlined the fabrication process with 4 inches wafer compatible with standard silicon process,such as device design,materials deposition,fabrication process and packaging technology.High performance SNSPD was fabricated with system efficiency up to 75% in 1550 nm band and dark count less than 100 cps.We also carried out the research of resolving photon number and the application of SNSPD to the optical domain reflectmeter(OTDR).