超導納米線單光子探測器（SNSPD：Superconducting nanowire single-photon detector）作為一種高性能的單光子探測器，已廣泛應(yīng)用于量子信息、激光雷達、深空通信等領(lǐng)域，有力推動了相關(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上，采用光學腔體或反射鏡結(jié)構(gòu)實現(xiàn)高效光耦合。利用該類耦合結(jié)構(gòu)，中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所已實現(xiàn)NbN基SNSPD系統(tǒng)探測效率超過90%，相關(guān)結(jié)果發(fā)表后受到國內(nèi)外廣泛關(guān)注。該光耦合結(jié)構(gòu)的特點是，可以實現(xiàn)高光耦合效率，但受限于光耦合結(jié)構(gòu)，工作波長范圍受限。另一種光耦合方式是波導光耦合方式，將納米線制備在光波導上，可實現(xiàn)高效的本征吸收。但光纖到波導的耦合效率較低，使這類器件僅能作為片上光子學的解決方案，無法作為獨立單光子探測器使用。

　　上海微系統(tǒng)所/中國科學院超導電子學卓越創(chuàng)新中心尤立星研究員團隊和浙江大學教授方偉、童利民團隊合作，首次提出微納光纖耦合的SNSPD器件結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)將SNSPD器件置于微納光纖的倏逝場內(nèi)，實現(xiàn)納米線對微納光纖中傳輸?shù)墓庾游?。光學計算顯示，該類結(jié)構(gòu)有望實現(xiàn)高吸收效率的同時，保持很好地寬譜特性。經(jīng)過上海微系統(tǒng)所巫博士君杰和浙江大學博士徐穎鑫等近3年實驗探索，科研團隊研制出微納光纖耦合SNSPD器件。在1550nm/1064nm工作波長，系統(tǒng)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(jié)果有望在新型SNSPD器件及微納光纖領(lǐng)域開辟新的研究方向。

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

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微納光纖耦合超導納米線單光子探測器原理示意圖