超导纳米线单光子探测器的灵活的光学设计方法

国家研究所的信息和通信技术 (国立编译馆、 主席︰ 博士正雄 Sakauchi) 已成功地为超导纳米线的灵活的光学设计方法的发展单光子探测器 （SSPDs 或 SNSPDs）。

此技术，使 SSPDs 与宽带较高的检测效率拒绝特定的波长，并是有效的多学科应用领域量子密码学、 荧光光谱和遥感等，要求精确的光谱范围内和在其他波长的光线强烈的信号，拒绝对高效率。

这一成就在科学报告出现在 2016 年 10 月 24 日 （”超导纳米线单光子探测器与非周期介质多层膜”）。所报告的结果部分得到了 JST SENTAN 程序和阿麦德 SENTAN 程序的一部分从 2015 年 4 月。

成就

在多层介质膜和他们的光学设计方法，使我们能够通过优化介质多层设计各种光学吸收率的波长依赖关系上，我们开发了 SSPDs。

为了实现 SSPDs 的较高的检测效率，优化为目标波长光的吸收至关重要。在常规的 SSPDs，使用了简单的腔结构的包含镜像层介质谐振层。这种结构相对简单，可以有效地实现目标的波长，高吸收率和吸收的波长依赖项显示一个单峰结构。然而，在这个结构中，是难以实现的 SSPDs 与高效率在仔细对照光谱范围内，拒绝其他波长的光线，就减低噪音。

通过采用新的单一产品数据源结构与介质多层膜，它变得可能设计所需的波长依赖性的光的吸收。作为材料的介电层，使用了二氧化硅 (SiO2) 和二氧化钛 (TiO2)，并将铌氮化 (NbN) 超导纳米线放介质多层。纳米线中的光学吸收比波长依赖性能通过优化在介电层的层数和每一层厚度设计。我们开发了 SSPDs 的基础优化设计，并实验证明了波长依赖性的检测效率很好遵循的计算的结果。关于光学设计方法，以有效地优化的波长依赖性的吸收率我们执行两步模拟光学多层膜计算及有限元分析。

支持 SSPD 测量，国立编译馆团队与日本大阪大学和格拉斯哥大学、 苏格兰合作通过国立编译馆实习计划。

未来前景

发达国家的 SSPD 介电层与光学设计方法可以申请宽波长紫外线和红外线，之间的区域，从而为 SSPD 量子密码学、 荧光光谱和遥感应用的发展提供了重要依据。