针对超导TiTES单光子探测器的研究

来源:网络  作者:网络转载   2019-10-06 阅读:85

  应用于其他波长光子的光学谐振腔在结构上与面向1550nm光子的谐振腔类似,(b)中光学谐振腔叠层结构所示,不同之处在于每一层的材料和厚度。在各层材料确定的情况下,先通过实验方法测量得到每层材料在特定厚度下的折射系数,进而通过仿真优化的方法得到使谐振腔对某波长光子具有最大吸收率的厚度组合。(b)给出了采用相同谐振腔结构,通过仿真得到的四种不同厚度组合的光学谐振腔对不同波长光子的吸收率曲线,四种谐振腔分别对860,1064,1310和1550nm光子具有最大的吸收效率(超过99%)。仿真结果表明,在采用相同的谐振腔结构情况下,可以通过调整各层的厚度设计出适用于不同波长光子的光学谐振腔。

  需要指出的是,在设计光学谐振腔时,需要考虑各层材料的兼容问题。NIST的Lita等采用Au薄膜,Si3N4,HfTES和Si3N4四层结构作为HfTES面向860nm波长的光学谐振腔。但集成谐振腔后的HfTES的超导转变曲线出现了明显的展宽,转变温区从140mK持续到190mK,与集成谐振腔前陡峭的转变曲线有明显的差别。这也降低了探测器的响应速度,器件的有效恢复时间从400ns增加到20s.转变温区的展宽很可能是由低温下Si3N4和Hf两种材料热缩系数不一致产生的诱导应力有关。

  日本AIST的科研人员一直专注于超导TiTES单光子探测器的研究,并在提高探测器的吸收效率方面做了一系列工作。Damayanthi等在2008年研究了Ti薄膜在近红外波段反射和穿透特性,并设计出了使Ti薄膜对1550nm光子吸收率达到99%的光学谐振腔。谐振腔从下到上分别为Al薄膜反射镜、Si3N4层、Ti薄膜、Si3N4层和SiO2增透层,与NIST设计的用于WTES的光学谐振腔的结构类似。

标签: 超导
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