El Instituto Nacional de Tecnología de la Información y las Comunicaciones NICT, Presidente: Dr. Masao Sakauchi ha tenido éxito en el desarrollo del método de diseño óptico flexible para detectores de fotones únicos de nanocables superconductores SSPD o SNSPD.
Esta técnica permite que los SSPD con una alta eficiencia de detección de banda ancha rechacen una longitud de onda específica, y es eficaz para aplicaciones multidisciplinarias en campos como la criptografía cuántica, la espectroscopía de fluorescencia y la teledetección que requieren una alta eficiencia en un rango espectral preciso y un fuerte rechazo de señalen otras longitudes de onda.
Este logro apareció en el Informes científicos Nature Publishing Group el 24 de octubre de 2016. Los resultados informados se obtuvieron parcialmente como parte del programa JST-SENTAN y el programa AMED-SENTAN desde abril de 2015.
Logros
Hemos desarrollado SSPD en multicapas dieléctricas y su método de diseño óptico, lo que nos permite diseñar una variedad de dependencias de absorción óptica de longitud de onda al optimizar la multicapa dieléctrica.
Para lograr la alta eficiencia de detección en los SSPD, es crucial optimizar la absorción óptica para una longitud de onda objetivo. En los SSPD convencionales, se ha utilizado una estructura de cavidad simple que consiste en capas dieléctricas resonantes con una capa de espejo. Esta estructuraes relativamente simple y puede lograr efectivamente una alta absorción en la longitud de onda objetivo, y las dependencias de la longitud de onda de la absorción muestran una estructura de pico único. Sin embargo, en esta estructura, es difícil realizar los SSPD con alta eficiencia en un rango espectral cuidadosamente controlado, conrechazo en otras longitudes de onda para reducir los ruidos.
Al adoptar una nueva estructura SSPD con multicapas dieléctricas, fue posible diseñar dependencias de longitud de onda deseadas de la absorción óptica. Como materiales de multicapa dieléctrica, se utilizaron dióxido de silicio SiO2 y óxido de titanio TiO2, y el nitruro de niobio El nanocable superconductor NbN se colocó en la multicapa dieléctrica. Las dependencias de la longitud de onda de la absorción óptica en el nanocable podrían diseñarse optimizando el número de capa y el grosor de cada capa en la multicapa dieléctrica. Desarrollamos los SSPD basados en el diseño optimizado, yDemostramos experimentalmente que las dependencias de longitud de onda de la eficiencia de detección siguen bien los resultados calculados. Con respecto al método de diseño óptico, para optimizar la dependencia de la longitud de onda de la absorbancia de manera efectiva, realizamos una simulación en dos pasos del cálculo óptico multicapa y el análisis de elementos finitos..
En apoyo de las mediciones de SSPD, el equipo NICT colaboró con la Universidad de Osaka, Japón y la Universidad de Glasgow, Escocia a través del esquema de pasantías NICT.
Perspectivas futuras
El SSPD desarrollado con la multicapa dieléctrica y el método de diseño óptico pueden aplicarse para una región de longitud de onda amplia entre el ultravioleta y el infrarrojo medio, y por lo tanto proporciona una base importante para el desarrollo de la aplicación de SSPD a la criptografía cuántica, espectroscopía de fluorescencia y detección remota.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Nacional de Tecnología de Información y Comunicaciones NICT . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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