[实用新型]一种超导单光子探测器套管辅助光对准封装装置

说明书

本实用新型公开了一种超导单光子探测器套管辅助光对准封装装置，包括底座，底座中部设置有套筒支撑柱，底座一端设置有同轴电缆连接头，套筒支撑柱外部设置有高精度套管，高精度套管顶部开口与光钎套筒连接，高精度套管内设置有探测器芯片，探测器芯片底部与套筒支撑柱顶部连接，光钎套筒顶部设置有光钎固定环，光钎套筒内设置有光钎，光钎套筒与探测器芯片之间设置有光学折射率匹配液，光钎底部与芯片光敏区接触，所述探测器芯片另一端通过点焊线与同轴电缆连接头连接。本实用新型借助高精度套管辅助定位，实现了超导探测器芯片与耦合光纤的精确对准，超导探测器芯片和光纤之间通过光学折射率匹配液减少了插入损耗。

技术领域

本实用新型属于超导单光子探测技术领域，特别涉及一种超导单光子探测器套管辅助光对准封装装置。

背景技术

单光子探测器是量子信息领域的关健技术，是实现对单量子态进行操控、处理和研究的基本技术手段。超导纳米线单光子检测器是一种利用超导纳米线条进行光子检测的高灵敏探测器。探测器感光部分为薄膜纳米线结构，工作时纳米线上的电流被偏置在稍低于临界电流的位置。当纳米线吸收光子后，吸收区域的超导态被短时破坏，随后能自动恢复到超导状态。在电路上表现为快速上升、随后指数衰减的电脉冲。通过将此脉冲信号放大，我们就可以鉴别出单光子。

由于超导探测器必须工作在低温环境，而封装工作往往在室温下完成。因此，常规的封装方式面临着巨大温差带来的光对准误差。由于材料的热涨冷缩，即便在常温下精确对准，在降温到液氦温区以下后，原始的机械结构面临变形风险，极大的降低了探测器的光对准精度。这些风险降低了探测器封装的成品率和光耦合效率，限制了超导探测器的大规模应用。

一种常用的超导探测器封装结构原理见图1：在室温下设置光学微调装置，通过光学系统直接耦合到位于低温装置内的超导探测器器芯片。由于该方法微调精度高，且可实时监控，可以实现极高的精度。但是，该方法需要低温装置安装光学窗口，而窗口的热辐射会导致低温装置热负载增加。在实际应用方面，该系统需要高精度的微调装置和减震装置，系统成本和复杂度大大增加，不利于应用推广。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的超导探测器的光对准封装问题，本实用新型提供一种使得探测器光对准精度优于1微米，光耦和效率高于99.9％，装置体积小、成本低、使用方便，为超导探测器应用推广奠定重要基础的超导单光子探测器套管辅助光对准封装装置。

技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型提供一种超导单光子探测器套管辅助光对准封装装置，包括底座，底座中部设置有套筒支撑柱，底座一端设置有同轴电缆连接头，套筒支撑柱外部设置有高精度套管，高精度套管顶部开口与光钎套筒连接，高精度套管内设置有探测器芯片，探测器芯片底部与套筒支撑柱顶部连接，光钎套筒顶部设置有光钎固定环，光钎套筒内设置有光钎，光钎套筒与探测器芯片之间设置有光学折射率匹配液，该匹配液通过浸润填满光纤与芯片之间的全部空隙，匹配液可在紫外光照射下快速凝固或较长时间下自然凝固，光钎底部与芯片光敏区接触并自动无反射损耗对准，所述探测器芯片另一端通过点焊线与同轴电缆连接头连接。

进一步的，所述探测器芯片由圆形头端和延长尾端构成，所述圆形头端的直径与高精度套管的内径相同，所述延长尾端通过点焊线与同轴电缆连接头连接。通过将探测器芯片由圆形头端和延长尾端构成，可以更加安全的通过点焊线与同轴电缆连接头连接，并且能够在使用过程中对整体设备进行更好的检测，防止出现安全隐患。通过将圆形头端的直径与高精度套管的内径相同，可以使得探测器芯片在使用过程中不会晃动，能够起到更好的稳定性。

进一步的，所述高精度套管设置有一个开口端，所述延长尾端通过开口端伸出高精度套管外部。通过将高精度套管设置开口端，可以更好的将探测器芯片的延长尾端通过开口端伸出高精度套管外部与点焊线接触并通过点焊线与同轴电缆连接头连接，并且也起到了更好的安全性，和整体装置的使用寿命。