激光网3月29日消息，超导纳米线单光子探测器由于其极具吸引力的性能，已被广泛用于需要单光子检测的各种应用中。由于SNSPD是厚度为薮猫纳米的薄膜，因此它们可以方便地在各种基板上制造并与其他光子结构结合。
SNSPD已与多个材料平台上的光波导集成在一起。波导集成SNSPD已应用于量子光子电路的多种应用中，支持一些光子量子信息功能，例如片上量子干涉的测量。
用于单光子级超微弱光的光子计数光谱仪是另一个有趣的应用。最近，还报道了基于SNSPD和片上微/纳米光子结构的光子计数光谱仪的几项工作。在这些工作中，微/纳米光子结构调制了SNSPD的光谱响应。
然而，它们也会导致散射损耗，并限制单光子级超微弱光测量的光子利用率。如何在没有任何光子损耗的情况下实现SNSPD光谱响应调制是一个有趣的话题。
清华大学电子工程系张伟教授团队与上海微系统与信息技术研究所游立星教授团队合作，提出了一种基于SNSPD阵列级联吸收效应的新型重构光子计数光谱仪。
在该方案中，不同波长的光子被罗兰光栅衍射到芯片聚焦区域的不同位置。SNSPD阵列位于对焦区域。阵列中的每个SNSPD都有不同的模式，它控制着超导纳米线在不同位置的吸收。
该研究成果发表在《先进设备与仪器》杂志上。
该SNSPD的光谱响应由其模式和其之前SNSPD的级联吸收效应决定。基于这种机制，可以灵活设计阵列中每个SNSPD的光谱响应，支持重建光子计数光谱仪的功能。在测量中，所有光子都将被吸收到SNSPD阵列中，原则上没有任何光子损失。
研究团队基于SNSPD阵列的级联吸收效应，制作了一个原型装置，并演示了所提出的方案中SNSPD频谱响应调制的机理。实验结果表明，原型装置支持单光子水平的光谱测量和重建。在1495–1515nm的波长范围内，测量的光谱分辨率为0.4nm。
这项工作提出了一种结合了片上罗兰光栅和SNSPD阵列的重建光子计数光谱仪。原则上可以测量和重建单光子级微弱光的光谱，光子利用率高。设计并制造了一个原型器件来演示该方案的原理，表明SNSPD的光谱响应由其模式和SNSPD阵列的级联吸收效应决定。
实验结果表明，原型装置支持光谱测量和重建。在1495~1515 nm的波长范围内，光谱分辨率为0.4 nm。这项研究为开发具有高光子利用率的光子计数光谱仪提供了一种有趣且有前途的方法。
