Succesfuld udvikling af verdens første superledende bredbåndsfotondetektor
Forskere fra National Institute of Information and Communications Technology har opfundet en ny struktur i en superledende strimmelfotondetektor, der muliggør højeffektiv fotondetektion selv med en bred strimmel, og det er lykkedes at udvikle verdens første superledende bredbåndsfotondetektor (SWSPD).
Detektorens strimmelbredde er over 200 gange bredere end den for de konventionelle superledende NanoStrip-fotondetektorer (SNPD'er). Denne teknologi kan hjælpe med at løse problemerne med lav produktivitet og polariseringsafhængighed, der findes i konventionelle SNSPD'er. Den nye SWSPD forventes at blive anvendt i forskellige avancerede teknologier såsom kvanteinformationskommunikation og kvantecomputere, hvilket muliggør tidlig social implementering af disse avancerede teknologier.
Værket er publiceret i tidsskriftet Optica Quantum .
Fotondetektionsteknologi er en strategisk kerneteknologi til at skabe en innovation inden for en bred vifte af avancerede teknologiområder, herunder kvanteinformationskommunikation og kvantedatabehandling, som i øjeblikket gennemgår intens forskning og udvikling på globalt plan, og også levende cellefluorescerende observation, optisk kommunikation i dyb rum, laserregistrering og mere.
NICT-forskerholdet har udviklet en SNSPD med en strimmelbredde på 100 nm eller mindre. De har med succes opnået høj ydeevne, der overgår andre fotondetektorer, og har demonstreret dens anvendelighed ved at anvende den til kvanteinformationskommunikationsteknologi. Fremstillingen af SNSPD'er kræver imidlertid dannelse af nanostrip-strukturer ved hjælp af avanceret nanofabrikationsteknologi, hvilket forårsager variationer i detektorydeevne og hindrer produktivitetsforbedringer. Derudover har tilstedeværelsen af polarisationsafhængighed på grund af den superledende nanostrip bugtende struktur også begrænset anvendelsesområdet som fotondetektor.
I dette arbejde opfandt NICT en ny struktur kaldet "High Critical Current Bank (HCCB) structure", der muliggør højeffektiv fotondetektion, selvom strimmelbredden udvides i den superledende strimmelfotondetektor, og det lykkedes at udvikle en SWSPD med en bredde på 20 mikrometer – over 200 gange bredere end den konventionelle nanostrip-fotondetektor – og opnåede højtydende drift for første gang i verden.
Nanostrip-typen udviklet af NICT krævede dannelsen af ekstremt lange superledende nanostrips med en strimmelbredde på 100 nm eller mindre i en bugtende form. Den brede strimmeltype kan nu kun formes med en enkelt kort lige superledende strimmel.
Denne SWSPD kræver ikke nanofabrikationsteknologi og kan fremstilles ved hjælp af højproduktiv fotolitografiteknologi til almen brug. Da strimmelbredden er bredere end den indfaldende lysplet, der bestråles fra den optiske fiber, er det desuden muligt at eliminere polarisationsafhængigheden, der ses i nanostrip-detektoren.
Som et resultat af ydelsesevaluering af denne detektor målte detektionseffektiviteten i telekommunikationsbølgelængdebåndet (λ=1.550 nm) 78%, hvilket er sammenligneligt med 81% af nanostrip-typen. Ydermere viste timing-jitteren bedre numeriske værdier end nanostrip-typen.
Denne præstation muliggør fremstilling af fotondetektorer med højere produktivitet og overlegen ydeevne og funktioner sammenlignet med nanostrip-typen, der er blevet positioneret som en uundværlig fotondetektionsteknologi inden for avancerede teknologiområder såsom kvanteinformationskommunikation. En sådan teknologi forventes at blive anvendt på forskellige kvanteinformationskommunikationsteknologier og at være en vigtig grundlæggende teknologi til at realisere netværksforbundne kvantecomputere, der promoveres i JST Moonshot Goal 6.
I fremtiden vil holdet yderligere udforske HCCB-strukturen i SWSPD, for at detektere fotoner med høj effektivitet ikke kun i telekommunikationsbølgelængdebåndet, men også i et bredt bølgelængdebånd fra det synlige til det midt-infrarøde. Ydermere vil de også forsøge yderligere at udvide størrelsen af fotonmodtagelsesområdet for at udvide applikationerne såsom optisk kommunikationsteknologi i dybt rum, lasersensing, observation af levende celler og mere.
Flere oplysninger: Masahiro Yabuno et al., Superledende bredbåndsfotondetektor med høj kritisk strømbankstruktur, Optica Quantum (2023). DOI:10.1364/OPTICAQ.497675
Leveret af National Institute of Information and Communications Technology (NICT)
Varme artikler
-
Hvordan grafener elektriske egenskaber kan indstillesI Bernal-stablet trilayer (ABA), det øverste (tredje) ark ligger præcist oven på det laveste ark. I rhombohedral-stablet (ABC) trilag, det øverste ark forskydes med atomets afstand, så det øverste (tr -
Et komplekst samspil mellem transport og spredning på tværs af vrikkende nanoporerGrænsefladefluktuationer i forskellige levende og ikke-levende modeller, der tages i betragtning i undersøgelsen:a) overlejring af en enhedscelle af zinkimidazolat metal-organiske strukturer observere -
Forskere foreslår nyt hukommelseslagermineralEn repræsentation af mineralet kotoitens krystalstruktur. Iltatomerne er røde, og magnesiumatomerne er placeret i midten af de grønne oktaeder. Boratomerne er placeret i midten af de blå trekanter -
Knoglevævsteknik - nano-lim polymermembraner til robust knogleregenereringSkematisk tegning af fremstillingen af de konstruerede membraner via elektrospinning af PCL og PDA NPer. Kredit:NPG Asia Materials, doi:10.1038/s41427-019-0139-5 I en ny undersøgelse nu offentli
- Hemmelighederne ved at omfavne forandringer i arbejde og liv
- Hvad er chancerne? Sandsynlighed løser et evolutionært puslespil
- Forskere opnår fjernstyring af hormonfrigivelse ved hjælp af magnetiske nanopartikler
- Google trækker sig tilbage efter mordsag i New Zealand
- Dynamisk orbital slingshot:En fed idé at indhente en interstellar besøgende
- Undersøgelse af biomine kunne låse op for fremtidige bosættelser på andre verdener