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微納結(jié)構(gòu)出新意:分形幾何助力單光子探測器新突破

2025-03-22 09:00  瀏覽:  

3月14日,從天津大學(xué)獲悉,該校精密儀器與光電子工程學(xué)院胡小龍教授課題組成功研制了一種具有分形結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)納米線單光子探測器(以下簡稱“分形SNSPD”)。這一成果能夠?yàn)楣饬孔佑?jì)算、量子密鑰分發(fā)、遠(yuǎn)距離空間光通信、光學(xué)成像等領(lǐng)域的應(yīng)用提供性能優(yōu)異的單光子探測器。相關(guān)研究成果發(fā)表在國際期刊《IEEE 量子電子學(xué)精選期刊》上。

據(jù)介紹,單光子探測器是一種具有極限靈敏度的光電探測器,在捕捉和記錄光信號方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,是推動高靈敏探測、弱光成像、光量子信息處理技術(shù)發(fā)展不可或缺的核心器件。

然而,傳統(tǒng)的單光子探測器或者受限于探測光譜范圍、響應(yīng)速度、信噪比,或者探測效率受限于光子的偏振態(tài)(光的極化方向)。研究團(tuán)隊(duì)以自然界的分形幾何為靈感,設(shè)計(jì)出一種全新的分形納米線結(jié)構(gòu),為偏振無關(guān)的高效率單光子探測開辟了新路徑。

分形納米線結(jié)構(gòu)復(fù)雜而精密。一方面,這種幾何結(jié)構(gòu)賦予了單光子探測器高效率探測任意偏振態(tài)入射光子的能力;另一方面,分形納米線結(jié)構(gòu)也對器件和芯片的微納加工工藝提出了很高的要求。

研究團(tuán)隊(duì)利用先進(jìn)的納米加工技術(shù),經(jīng)過多年的研發(fā)與工藝迭代,形成了穩(wěn)定的器件與芯片的微納加工流程。針對應(yīng)用場景,在多個(gè)工作波段研制出性能優(yōu)異的分形SNSPD器件、芯片、模塊、系統(tǒng)。

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