基于非对称法布里-珀罗腔结构的3~5μm高光吸收率超导纳米线单光子探测器优化设计

作     者：赵雨辰 田浩 豆建华 原艳宁 席晓莉 Zhao Yuchen;Tian Hao;Dou Jianhua;Yuan Yanning;Xi Xiaoli

作者机构：西安理工大学自动化与信息工程学院陕西西安710048 

基　　金：国家自然科学基金(61971346) 陕西省创新能力支撑计划项目(2022TD39) 西安理工大学科研基金(103-451319009,103-451420002) 

出 版 物：《激光与光电子学进展》 (Laser & Optoelectronics Progress)

年 卷 期：2022年第59卷第17期

页      码：71-76页

摘      要：与特定波长处的高吸收率设计不同,3~5μm宽波长范围内超导纳米线单光子探测器的光吸收设计需要更好地兼顾吸收率的峰值大小和带内平坦度。为此,一方面采用超窄NbN纳米线/SiO_(2)腔/分布式布拉格光栅(DBR)来构建基于非对称法布里-珀罗(F-P)腔结构的正面对光器件初始模型;另一方面将SiO_(2)腔、DBR的高折射率层和低折射率层这3个厚度作为优化对象,以3~5μm波长范围内光吸收率的最小值作为优化目标,使用粒子群算法对初始模型进行优化。结果显示,相比于上下腔双谐振波长耦合的思路,基于非对称F-P腔结构并采用了高折射率差DBR的单层NbN纳米线探测器设计,在目标波长范围内光吸收率的最小值提高了40.2%,带内平坦度提高了59.2%。在此基础上的双层NbN纳米线探测器结构不仅可以进一步提高光吸收率的最小值,而且可以在不追求特定波长处高吸收率的情况下将吸收率的最大值提升至0.97以上,达到与双谐振波长耦合方法相当的水平。

主 题 词：探测器 超导纳米线单光子探测器 宽带光吸收 非对称法布里-珀罗腔 分布式布拉格光栅 3~5μm 

学科分类：0808[工学-自动化类] 080901[080901] 0809[工学-计算机类] 08[工学] 080401[080401] 0804[工学-材料学] 0803[工学-仪器类] 0702[理学-物理学类] 

核心收录：

D　O　I：10.3788/LOP202259.1704002

馆 藏 号：203115464...