[發明專利]一種自對準超導納米線單光子探測器件及其封裝方法

在審

• 申請號: 202010955985.9
• 申請日: 2020-09-11
• 公開（公告）號: CN112097903A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 李浩;耿榮鑫;尤立星;王鎮;謝曉明
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: G01J1/44
• 分類號: G01J1/44;G01J1/04;B82Y15/00;B82Y40/00
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 余明偉

本發明屬于光探測技術領域，涉及一種自對準超導納米線單光子探測器件及其封裝方法。所述自對準超導納米線單光子探測器件，包括：超導納米線單光子探測芯片；芯片固定件，所述芯片固定件中設有封裝孔；其中，所述超導納米線單光子探測芯片安裝在所述封裝孔中，光纖頭插設于所述封裝孔中，與所述超導納米線單光子探測芯片的探測面相對，且所述光纖頭的橫截面形狀與所述封裝孔的橫截面形狀相同，所述光纖頭出射的光子入射到所述探測面上。所述自對準超導納米線單光子探測器件通過在芯片固定件中設置封裝孔，將超導納米線單光子探測芯片安裝在封裝孔中，將用于出光的光纖頭插設在封裝孔中，能夠實現光纖頭與超導納米線單光子探測芯片的快速對準。

技術領域

本發明屬于光探測技術領域，涉及一種自對準超導納米線單光子探測器件及其封裝方法。

背景技術

超導納米線單光子探測芯片，即SNSPD，是基于超導原理的一類單光子探測芯片，相對于傳統的半導體單光子探測器(雪崩光電二極管和光電倍增管)，SNSPD的優點是響應速度快、暗計數低、時間抖動小、計數率高及響應頻段寬等。這使得它在量子通信、和激光雷達等領域都有著很廣泛的應用前景。

超導納米線單光子探測芯片在低溫超導態下，受光子激發下產生局部失超即有阻區，在偏置電流作用下會形成一個脈沖電信號。有阻區會很快消失，脈沖信號也隨即消失。通過對脈沖信號數目的檢測即可檢測到對應的光子數。在利用超導納米線單光子探測芯片進行光子探測時，為提高超導納米線單光子探測芯片的探測靈敏度，需要將超導納米線單光子探測芯片與用于傳導光的光傳導件對準。

現有技術中，常常采用光纖作為光傳導件。采用光纖作為光傳導件時，由于光纖的出光面較小，所采用的超導納米線單光子探測芯片的探測面也通常較小，將光纖中用于出光的光纖頭與超導納米線單光子探測芯片的探測面進行對準極為不易。探測過程中，超導納米線單光子探測芯片的光探測面與光纖頭未對準時，光纖頭出射的光將無法全部入射到超導納米線單光子探測芯片的探測面上，這會導致超導納米線單光子探測芯片的探測靈敏度下降，影響超導納米線單光子探測芯片的探測結果。

現有技術中，通常將光纖頭與超導納米線單光子探測芯片進行手動對準，對準過程費時費力，這導致超導納米線單光子探測芯片的靈敏度檢測過程復雜、繁瑣，超導納米線單光子探測芯片的檢測極為不便。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種自對準超導納米線單光子探測器件及其封裝方法，所述自對準超導納米線單光子探測器件及其封裝方法能夠在一定程度上簡化光纖與超導納米線單光子探測芯片的對準過程，實現光纖與超導納米線單光子探測芯片的自對準。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明一實施例提供一種自對準超導納米線單光子探測器件，包括：

超導納米線單光子探測芯片；

芯片固定件，所述芯片固定件中設有封裝孔；

其中，所述超導納米線單光子探測芯片的探測面安裝在所述封裝孔中，光纖頭插設于所述封裝孔中，與所述超導納米線單光子探測芯片的探測面相對，且所述光纖頭的橫截面形狀與所述封裝孔的橫截面形狀相同，所述光纖頭出射的所述光子入射到所述探測面上。

在一種實施例中，所述探測面垂直于所述封裝孔的軸線，所述超導納米線單光子探測芯片的形狀與所述封裝孔的橫截面形狀相同。

在一種實施例中，所述芯片固定件包括光纖套管，所述光纖套管的管孔為所述封裝孔。

在一種實施例中，所述超導納米線單光子探測芯片上設有突凸出于所述超導納米線單光子探測芯片的手柄，所述光纖套管的管壁上設有與所述手柄對應的開孔，其中，所述手柄穿設于所述開孔中，所述手柄的端部位于所述芯片固定件外部。

在一種實施例中，自對準超導納米線單光子探測器件還包括PCB板，所述光纖套管安裝在所述PCB板上。