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集成3D打印编码滤波器的超导单光子光谱仪 光谱作为物质的指纹，是人类认知世界的有效手段，在科学研究、生物医药等领域已有了较为普遍的应用。目前，单光子源表征、荧光探测、分子动力学、电子精细结构等领域的光谱测量已达到量子水平，例如，生物、化学和纳米材料领域需要对单个原子、分子、杂质等微弱光谱进行探测分析。这些光谱覆盖范围广、强度弱，因而对宽谱、高灵敏度、高分辨率的光谱探测器存在迫切需求。传统的半导体探测器如光电倍增管（PMT）、雪崩二极管（SPAD）等虽然实现了单光子灵敏度的探测，但存在近红外探测效率低、噪声大、探测谱宽有限等问题。近年来，快速发展起来的超导纳米线单光子探测器（SNSPD）因高效率（>90%）、低暗计数（<0.1cps）、低抖动（~3ps ）、宽谱（可见～红外）的优异性能，在众多领域得到应用。将SNSPD集成到光谱分析仪中，不仅能够实现极弱光的光谱测量，而且具备非常宽的工作范围，在量子信息技术、天文光谱、分子光谱等领域具有重要的应用价值。  图1.集成3D-打印滤波器的超导单光子光谱仪概念图  图2.器件结构及工作原理示意图  图3.光谱分析效果图 该工作中，合作团队利用超导单光子探测器的高效、宽谱等性能优势，设计制备4*4阵列型偏振不敏感超导单光子探测器，借助双光子3D打印技术的灵活性在每个探测器像元上制备光子晶体编码滤波器，通过分析探测像元光谱响应特性等建立了计算光谱重构问题的数学模型，最终实现光子计数型光谱分析仪。该光谱分析仪工作范围覆盖1200~1700nm，灵敏度达到-108.2dBm，分辨率为~5nm。与当前商业光谱仪的灵敏度（一般灵敏度在-60~90dBm）相比，有两个数量级以上的提升，为单光子源表征、前沿天文光谱学、荧光成像、遥感、波分复用量子通信等微弱光谱分析领域的研究提供了有效的解决方案。 研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、上海市量子重大专项、上海市“启明星”计划、中科院青年创新促进会等的支持。 论文链接：https://doi.org/10.1021/acsphotonics.2c01097 分享到：
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最新评论
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戴子 2022-10-21 09:21厉害了
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churuiwei 2022-10-21 09:24中国科学院上海微系统与信息技术研究所
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swy312 2022-10-21 09:25研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、上海市量子重大专项、上海市“启明星”计划、中科院青年创新促进会等的支持。
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mmttxiaoxiao 2022-10-21 09:26量子技术加快应用
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blacksmith 2022-10-21 09:30单光子计数型光谱分析仪
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光学白小白 2022-10-21 09:47集成3D打印编码滤波器的超导单光子光谱仪
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sgsmta 2022-10-21 10:07光谱分析仪
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sunjingyi 2022-10-21 10:30太厉害了
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zeno 2022-10-21 11:013D打印虽然是比较老的概念，但是作为增材制造技术，尤其是现在比较热门的光固化3D打印与编码结合，可以高效实现滤波片的有序阵列组合。3D打印是一项值得研究的技术，未来的许多复杂设备零件靠依托数控技术的减材技术不一定能够实现，而且3D打印装置体积较小便携，目前的缺点是可打印的材料比较局限，还有就是打印太慢了，对于实现量产还有很长的路要走。记得“深海迷航”的游戏里就是使用3D技术打印各种高科技装备，这或许是人类未来科技昌盛的样子吧！
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wmh1985 2022-10-21 11:22光谱作为物质的指纹，是人类认知世界的有效手段，在科学研究、生物医药等领域已有了较为普遍的应用。目前，单光子源表征、荧光探测、分子动力学、电子精细结构等领域的光谱测量已达到量子水平，例如，生物、化学和纳米材料领域需要对单个原子、分子、杂质等微弱光谱进行探测分析。这些光谱覆盖范围广、强度弱，因而对宽谱、高灵敏度、高分辨率的光谱探测器存在迫切需求。传统的半导体探测器如光电倍增管（PMT）、雪崩二极管（SPAD）等虽然实现了单光子灵敏度的探测，但存在近红外探测效率低、噪声大、探测谱宽有限等问题。近年来，快速发展起来的超导纳米线单光子探测器（SNSPD）因高效率（>90%）、低暗计数（<0.1cps）、低抖动（~3ps ）、宽谱（可见～红外）的优异性能，在众多领域得到应用。将SNSPD集成到光谱分析仪中，不仅能够实现极弱光的光谱测量，而且具备非常宽的工作范围，在量子信息技术、天文光谱、分子光谱等领域具有重要的应用价值。