刘海燕 周哲海

(北京信息科技大学机械工业现代光电测试技术重点实验室,北京 100192)

0 引言

超导转变边沿传感器(Superconductivity Transition Edge Sensors,TES)[1]是一种极灵敏的低温超导热平衡型探测器[2]。可以探测从微波、亚毫米波一直到高能X射线、γ射线近乎全波段的光子。比如探测宇宙微波背景辐射极化信号[3-5]的TES辐射热探测器；X射线材料精细能谱分析[6-7]的TES微量能器[8]；光学波段用于量子信息以及线性光学量子计算的单光子探测器[9-13]等。

光学波段的TES是一种极高量子效率[13-14]、极高能量分辨率[15]、且极低暗计数率[16-17]的单光子探测器[15]。与传统的单光子探测器相比,TES具有更优的探测灵敏度。加入光学结构能够有效提高TES的光学吸收效率。美国国家标准与技术研究院(NIST)的Rosenberg等[18]首先提出使用光学结构来提高TES的光学吸收效率,达到了在1550nm使TES的光学吸收效率达到97%的效果；日本产业技术综合研究所(AIST)的DaijiFukuda等通过制备光学结构使TES在830nm～870nm波段的总体吸收率超过99.5%。不同设计的光学结构具有不同的光学吸收效率,研究介质体系双层膜与TES其基底之间不同位置对吸收率的影响对于实验制备高吸收效率光学TES器件具有重要价值和指导意义。

本文通过TFCalc软件对生长在双面抛光的Si3N4硅片上的100nm Ti功能层的光学吸收效率进行仿真研究,分析正反方向并加入不同位置的双介质体系光学结构,最终得到不同双介质体系位置对光学Ti-TES吸收效率的仿真结果。

1 光学结构的确定与光纤耦合方式

1.1 TES功能层的选择

经我们组研究表明,在……