[发明专利]多光谱超导纳米线单光子探测器

权利要求书

1.一种多光谱超导纳米线单光子探测器，其特征在于，所述多光谱超导纳米线单光子探测器包括：

衬底；

第一光学薄膜叠层结构，位于所述衬底的上表面；

第二光学薄膜叠层结构，位于所述第一光学薄膜叠层结构的上表面；所述第一光学薄膜叠层结构的中心波长大于所述第二光学薄膜叠层结构的中心波长，所述第二光学薄膜叠层结构作为反射镜用于在其中心波长处达到高效吸收，同时对所述第一光学薄膜叠层结构反射波段的光起到相移的作用，使所述第一光学薄膜叠层结构的吸收波长发生偏移、吸收峰数量变多，实现所述第一光学薄膜叠层结构在多个波段的高效吸收；

超导纳米线，位于所述第二光学薄膜叠层结构的上表面；

其中，所述第一光学薄膜叠层结构及所述第二光学薄膜叠层结构均包括两种依次上下交替叠置的光学薄膜层，两种所述光学薄膜层具有不同的折射率；所述第一光学薄膜叠层结构中，两种不同的所述光学薄膜层依次上下交替叠置5～15个周期；所述第二光学薄膜叠层结构中，两种不同的所述光学薄膜层依次上下交替叠置4～10个周期。

2.根据权利要求1所述的多光谱超导纳米线单光子探测器，其特征在于，所述第一光学薄膜叠层结构包括依次上下交底叠置的SiO₂光学薄膜层与TiO₂光学薄膜层、依次上下交替叠置的SiO₂光学薄膜层与Si光学薄膜层、依次上下交替叠置的SiO₂与Nb₂O₅光学薄膜层或依次上下交替叠置的SiO₂与Ta₂O₅光学薄膜层；所述第二光学薄膜叠层结构包括依次上下交底叠置的SiO₂光学薄膜层与TiO₂光学薄膜层、依次上下交替叠置的SiO₂光学薄膜层与Si光学薄膜层、依次上下交替叠置的SiO₂与Nb₂O₅光学薄膜层或依次上下交替叠置的SiO₂与Ta₂O₅光学薄膜层。

3.根据权利要求1或2所述的多光谱超导纳米线单光子探测器，其特征在于，所述第一光学薄膜叠层结构中的各所述光学薄膜层的厚度均等于入射光在其内等效波长的1/4；所述第二光学薄膜叠层结构中的各所述光学薄膜层的厚度均等于入射光在其内等效波长的1/4；所述多光谱超导纳米线单光子探测器还包括第一介质薄膜层及第二介质薄膜层，其中，所述第一介质薄膜层位于所述第一光学薄膜叠层结构与所述第二光学薄膜叠层结构之间，所述第二介质薄膜层位于所述第二光学薄膜叠层结构与所述超导纳米线之间，或位于所述第二光学薄膜叠层结构的上表面，且包覆所述超导纳米线。

4.根据权利要求1或2所述的多光谱超导纳米线单光子探测器，其特征在于，所述第一光学薄膜叠层结构中，自底层至次顶层的各所述光学薄膜层的厚度均等于入射光在其内等效波长的1/4，且顶层的所述光学薄膜层的厚度大于入射光在其内等效波长的1/4；所述第二光学薄膜叠层结构中，自底层至次顶层的各所述光学薄膜层的厚度均等于入射光在其内等效波长的1/4，且顶层的所述光学薄膜层的厚度大于入射光在其内等效波长的1/4。

5.根据权利要求1所述的多光谱超导纳米线单光子探测器，其特征在于，所述超导纳米线的材料薄膜NbN、Nb、TaN、MoSi、MoGe、NbTiN或WSi。

6.根据权利要求1所述的多光谱超导纳米线单光子探测器，其特征在于，所述超导纳米线的宽度为50纳米～100纳米，所述超导纳米线的厚度为5纳米～10纳米。

7.根据权利要求1所述的多光谱超导纳米线单光子探测器，其特征在于，所述超导纳米线包括单根线条构成的单一像元探测器、多根线条构成的多像素或者多通道纳米线探测器。