[发明专利]具有渐变传输线的超导纳米线单光子探测系统在审
| 申请号： | 201911088171.3 | 申请日： | 2019-11-08 |
| 公开（公告）号： | CN110793631A | 公开（公告）日： | 2020-02-14 |
| 发明（设计）人： | 李浩;胡鹏;尤立星;王镇 | 申请（专利权）人： | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 |
| 主分类号： | G01J1/46 | 分类号： | G01J1/46 |
| 代理公司： | 31219 上海光华专利事务所(普通合伙) | 代理人： | 史治法 |
| 地址： | 200050 *** | 国省代码： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 超导纳米线 单光子探测器 渐变传输线 三端口器件 放大器 高通滤波器 接地 单光子探测系统 高频信号 时间抖动 电流源 计数率 接地端 输入端 放大 芯片 | ||
本发明提供一种具有渐变传输线的超导纳米线单光子探测系统，包括：超导纳米线单光子探测器；渐变传输线，一端与超导纳米线单光子探测器相连接；高通滤波器，一端与渐变传输线连接于超导纳米线单光子探测器的一端相连接，另一端接地；三端口器件，三端口器件的第一端口与渐变传输线远离所述超导纳米线单光子探测器及高通滤波器的一端相连接；电流源，一端与三端口器件的第二端口相连接；放大器，放大器的输入端与三端口器件的第三端口相连接，放大器的接地端接地；超导纳米线单光子探测器、渐变传输线及高通滤波器集成于同一芯片上。本发明可以实现高频信号的放大，降低时间抖动及提高计数率等超导纳米线单光子探测器的整体性能。
技术领域
本发明属于光探测技术领域，特别是涉及一种具有渐变传输线的超导纳米线单光子探测系统。
背景技术
超导纳米线单光子探测器(Superconducting nanowire single photondetector:SNSPD)是近十几年发展起来的新型单光子探测技术，其相对于半导体探测器的最大的优势就是其超高的探测效率、快速响应速度、几乎可以忽略的暗计数以及极低的时间抖动，且光谱响应范围可覆盖可见光至红外波段。2001年，莫斯科师范大学Gol’tsman小组首先利用5nm厚的NbN超薄薄膜制备了一条200nm宽的超导纳米线，成功实现了可见光到近红外波段的单光子探测，开启了超导纳米线单光子探测器的先河。此后，欧、美、俄、日、中等多个国家和研究小组纷纷开展了对SNSPD的研究。经过十余年的发展，SNSPD在1.55μm波长的探测效率从开始的不足1％已经提升到90％，远超过半导体SPD的探测效率。除此之外，其在暗计数、低时间抖动、高计数率等方面的优异性能已经在众多应用领域得到了验证。因此，在近红外波段附近具有优良性能表现的SNSPD无疑为激光雷达、量子信息等应用提供了很好的工具。
目前SNSPD已成为超导电子学和单光子探测领域的研究热点，并有力的推动了量子信息、激光雷达等领域科技发展。国际上SNSPD领域研究著名机构包括，美国的MIT、JPL、NIST、日本的NICT、俄罗斯的MSPU等。目前光纤通信波段1550nm，探测效率最高的器件为美国NIST采用极低温超导材料WSi(工作温度<1K)研发，探测效率高达93％，而采用低温超导材料NbN(工作温度>2K)研发的SNSPD最高探测效率也达到了90％以上。除科研机构外，国际上目前已有6家主要从事SNSPD相关技术产品的公司。
随着SNSPD技术发展，近年来，人们在追求高效率的同时也在追求低时间抖动，高计数率等整体性能的一致提升。一方面体现在研究人员对优异整体性能器件的不断探索，另一方面在激光测距成像等应用上对具备高效率、低抖动及高计数器件的应用需求正越来越迫切。然而，现有的超导纳米线单光子探测系统很难实现同时兼备高效率、极低时间抖动、高计数及实用化等综合优异性能的问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种具有渐变传输线的超导纳米线单光子探测系统，用于解决现有技术中的超导纳米线单光子探测系统存在的时间抖动较高及计数率低等问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种具有渐变传输线的超导纳米线单光子探测系统，所述具有渐变传输线的超导纳米线单光子探测系统包括：
超导纳米线单光子探测器；
渐变传输线，一端与所述超导纳米线单光子探测器相连接；
高通滤波器，一端与所述渐变传输线连接于所述超导纳米线单光子探测器的一端相连接，另一端接地；
三端口器件，包括第一端口、第二端口及第三端口，所述三端口器件的第一端口与所述渐变传输线远离所述超导纳米线单光子探测器及所述高通滤波器的一端相连接；
电流源，一端与所述三端口器件的第二端口相连接；
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