超导纳米线单光子探测器(SNSPD)凭借其诱人的性能，已广泛应用于需要单光子探测的各种应用中。由于SNSPD是厚度为几个纳米的薄膜，因此它们很容易在各种基底上制造并与其他光子结构结合。

SNSPD已在多种材料平台上与光波导集成。波导集成SNSPD已应用于量子光子电路(QPC)的多种应用中，支持一些光子量子信息功能，例如片上量子干涉的测量。

用于单光子级超微弱光的光子计数光谱仪是另一个有趣的应用。最近，一些基于SNSPD和片上微纳光子结构的光子计数光谱仪的工作也被报道。在这些工作中，微/纳米光子结构调制SNSPD的光谱响应。

然而，它们也会导致散射损失并限制单光子级超微弱光测量的光子利用率。如何在没有任何光子损失的情况下实现SNSPD光谱响应调制是一个有趣的话题。

清华大学电子工程系张伟教授团队与上海微系统与信息技术研究所尤力行教授团队合作，提出了一种基于SNSPD阵列的级联吸收效应。

在该方案中，不同波长的光子被罗兰光栅衍射到芯片上聚焦区域的不同位置。SNSPD阵列横跨聚焦区域。阵列中的每个SNSPD都有不同的图案，控制超导纳米线在不同位置的吸收。

该SNSPD的光谱响应由其模式和之前SNSPD的级联吸收效应决定。基于这种机制，阵列中每个SNSPD的光谱响应都可以灵活设计，支持重构光子计数光谱仪的功能。在测量中，所有光子都会被SNSPD阵列吸收，原则上不会有任何光子损失。

研究团队制作了原型设备，并演示了该方案中基于SNSPD阵列的级联吸收效应的SNSPD光谱响应调制机制。实验结果表明，原型装置支持单光子水平的光谱测量和重建。在1495-1515nm波长范围内测量的光谱分辨率为0.4nm。

这项工作提出了一种结合片上罗兰光栅和SNSPD阵列的重构光子计数光谱仪。原理上可以测量和重建单光子级微弱光的光谱，光子利用率高。设计并制造了原型设备来演示该方案的原理，表明SNSPD的光谱响应是由其图案和SNSPD阵列的级联吸收效应决定的。

实验结果表明原型装置支持光谱测量和重建。在1495~1515nm波长范围内光谱分辨率为0.4nm。这项研究为开发具有高光子利用率的光子计数光谱仪提供了一种有趣且有前途的方法。

版权说明：本站所有作品图文均由用户自行上传分享，仅供网友学习交流。若您的权利被侵害，请联系我们

标签：