[發(fā)明專利]一種小型化的上轉(zhuǎn)換單光子探測器

在審

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• 申請日: 2020-08-06
• 公開（公告）號: CN112013975A
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梁龍躍;鄭名揚;謝秀平;張強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 濟(jì)南量子技術(shù)研究院
• 主分類號: G01J11/00
• 分類號: G01J11/00
• 代理公司: 北京云嘉湃富知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11678
• 代理人: 李思霖

1.一種小型化的上轉(zhuǎn)換單光子探測器，其包括泵浦光源、周期極化鈮酸鋰波導(dǎo)和光電二極管，其特征在于：

所述周期極化鈮酸鋰波導(dǎo)為在經(jīng)周期極化的鈮酸鋰薄膜材料中的鈮酸鋰薄膜上形成的脊型波導(dǎo)；并且，

所述泵浦光源為分布式反饋激光器。

2.如權(quán)利要求1所述的上轉(zhuǎn)換單光子探測器，其中，所述周期極化鈮酸鋰薄膜厚度為400-1500nm，極化周期Λ為2-8μm，平均極化占空比為50％±20％；并且，

所述脊型波導(dǎo)具有坡度角為40-80°的傾斜側(cè)壁，波導(dǎo)高度為300-1200nm，底座的高度為100-300nm，波導(dǎo)寬度為0.5-3μm。

3.如權(quán)利要求2所述的上轉(zhuǎn)換單光子探測器，其中，所述鈮酸鋰薄膜材料通過下列步驟進(jìn)行周期極化處理：

利用紫外曝光光刻和剝離工藝在所述鈮酸鋰薄膜材料的上表面制備周期金屬電極；

在室溫環(huán)境下，將形成有所述金屬電極的鈮酸鋰薄膜材料浸沒在絕緣油中，利用外加電場法對其進(jìn)行周期極化處理。

4.如權(quán)利要求2所述的上轉(zhuǎn)換單光子探測器，其中，所述脊型波導(dǎo)通過下列步驟制備而成：

在經(jīng)周期極化的所述鈮酸鋰薄膜材料的上表面上設(shè)置光刻膠層；

通過電子束曝光技術(shù)在所述鈮酸鋰薄膜材料的周期極化區(qū)域上定義波導(dǎo)圖案；

利用電感耦合等離子體干法刻蝕技術(shù)將所述波導(dǎo)圖案轉(zhuǎn)移至所述鈮酸鋰薄膜材料的表面。

5.如權(quán)利要求2所述的上轉(zhuǎn)換單光子探測器，其用于探測1550nm的信號光，其中，所述泵浦光源的波長為1950nm。

6.如權(quán)利要求2所述的上轉(zhuǎn)換單光子探測器，其中，所述脊型波導(dǎo)的表面上還沉積有SiO₂包層。

7.如權(quán)利要求6所述的上轉(zhuǎn)換單光子探測器，其中，所述SiO₂包層具有≥1μm的厚度；

并且/或者，所述沉積采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法。

8.如權(quán)利要求1所述的上轉(zhuǎn)換單光子探測器，其還包括用于所述脊型波導(dǎo)的溫控單元，和/或設(shè)置在所述脊型波導(dǎo)的出射端的濾波單元。

9.如權(quán)利要求8所述的上轉(zhuǎn)換單光子探測器，其中，所述濾波單元為光纖濾波器。

10.如權(quán)利要求2所述的上轉(zhuǎn)換單光子探測器，其中，在所述鈮酸鋰薄膜材料中，所述鈮酸鋰薄膜位于SiO₂絕緣層上，所述SiO₂絕緣層位于襯底上。

11.如權(quán)利要求10所述的上轉(zhuǎn)換單光子探測器，其中，所述襯底為鈮酸鋰、鉭酸鋰、氮化硅、碳化硅或者單晶硅；并且/或者，所述鈮酸鋰薄膜具有400-1500nm的厚度，所述SiO₂絕緣層具有≥1μm的厚度，所述襯底具有≥100μm的厚度。