[发明专利]微纳光纤-波导-超导纳米线单光子探测器及制备方法

权利要求书

1.一种微纳光纤-波导-超导纳米线单光子探测器，所述单光子探测器包括衬底，所述衬底中具有凹槽，其特征在于，所述单光子探测器还包括：

波导，所述波导位于所述衬底中，所述波导包括依次相连接的第一波导、弯角波导及第二波导；

超导纳米线，所述超导纳米线位于所述第二波导上，且所述超导纳米线与所述第二波导构成波导型超导纳米线结构；

微纳光纤，所述微纳光纤固定于所述凹槽中，所述微纳光纤包括拉锥端，且所述微纳光纤通过所述拉锥端与所述第一波导通过贴合进行光耦合。

2.根据权利要求1所述的单光子探测器，其特征在于：所述弯角波导的弯角取值为15°～165°。

3.根据权利要求1所述的单光子探测器，其特征在于：所述凹槽包括V型槽，所述V型槽的对称轴线和所述第一波导的中心线重合；所述波导包括脊型波导或条形波导；所述波导包括SOI波导、SiN波导、GaS波导、AlN波导、LiNbO₃波导或者Diamond波导中的一种。

4.根据权利要求1所述的单光子探测器，其特征在于：所述超导纳米线的厚度为1nm～15nm，所述超导纳米线的长度为1μm～500μm。

5.根据权利要求1所述的单光子探测器，其特征在于：所述超导纳米线包括NbN超导纳米线、Nb超导纳米线、TaN超导纳米线、MoSi超导纳米线、MoGe超导纳米线、NbTiN超导纳米线或WSi超导纳米线中的一种。

6.一种微纳光纤-波导-超导纳米线单光子探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供衬底；

图形化所述衬底，在所述衬底中形成凹槽及波导，所述波导包括依次相连接的第一波导、弯角波导及第二波导；

形成超导纳米线，所述超导纳米线位于所述第二波导上，且所述超导纳米线与所述第二波导构成波导型超导纳米线结构；

提供微纳光纤，并将所述微纳光纤固定于所述凹槽中，所述微纳光纤包括拉锥端，且所述微纳光纤通过所述拉锥端与所述第一波导通过贴合进行光耦合。

7.根据权利要求6所述的单光子探测器的制备方法，其特征在于：形成的所述弯角波导的弯角取值为15°～165°。

8.根据权利要求6所述的单光子探测器的制备方法，其特征在于：形成所述凹槽的方法包括机械切割法或光刻法；形成的所述凹槽包括V型槽，所述V型槽的对称轴和所述第一波导的中心线重合；形成的所述波导包括脊型波导或条形波导。

9.根据权利要求6所述的单光子探测器的制备方法，其特征在于：在将所述微纳光纤固定于所述凹槽中时，还包括采用折射率相匹配的紫外固化胶对所述拉锥端及第一波导进行固定的步骤。

10.根据权利要求6所述的单光子探测器的制备方法，其特征在于：形成的所述超导纳米线包括NbN超导纳米线、Nb超导纳米线、TaN超导纳米线、MoSi超导纳米线、MoGe超导纳米线、NbTiN超导纳米线或WSi超导纳米线中的一种。