专利摘要

本发明提供一种基于辅助曝光结构的超导纳米线单光子探测器光对准方法，包括：超导纳米线单光子探测器；若干个辅助曝光纳米线结构，位于超导纳米线单光子探测器外围，且贴置于超导纳米线单光子探测器的光敏面外边缘；辅助曝光纳米线结构用于入射光与超导纳米线单光子探测器的光敏面的光对准。传统的纳米线辅助曝光结构有助于加工得到线宽较均匀的纳米线，但其不构成单光子探测器件。本发明把中心区域周围的辅助曝光结构加以利用，设计成多个单光子探测器，可以通过外围探测器的光计数反馈定位光斑的位置，从而进行光斑与中心区域的对准。

权利要求

1.一种基于辅助曝光结构的超导纳米线单光子探测器，其特征在于，包括：

超导纳米线单光子探测器；

若干个辅助曝光纳米线结构，位于所述超导纳米线单光子探测器外围，且贴置于所述超导纳米线单光子探测器的光敏面外边缘，且所述辅助曝光纳米线结构临近所述超导纳米线单光子探测器的一侧与所述超导纳米线单光子探测器的光敏面的边缘无缝接触；所述超导纳米线单光子探测器的光敏面的外围与所述超导纳米线单光子探测器的光敏面的结构相同，在使用电子束曝光技术曝光形成所述超导纳米线单光子探测器中的超导纳米线时，避免临近效应的影响，确保所述超导纳米线单光子探测器的光敏面边缘的所述超导纳米线的线宽与光敏面中心的所述超导纳米线的线宽相同，确保所述超导纳米线单光子探测器中所述超导纳米线的线宽均匀，提高所述超导纳米线单光子探测器的性能，且所述辅助曝光纳米线结构用于入射光与所述超导纳米线单光子探测器的光敏面的光对准，包括将入射光投射于所述超导纳米线单光子探测器上，使用所述超导纳米线单光子探测器对所述入射光进行光探测，同时使用所述辅助曝光纳米线结构判断所述入射光的光斑是否偏离所述超导纳米线单光子探测器的光敏面，并于所述入射光的光斑偏离所述超导纳米线单光子探测器的光敏面时对所述入射光的入射方向进行调整。

2.根据权利要求1所述的基于辅助曝光结构的超导纳米线单光子探测器，其特征在于，所述超导纳米线单光子探测器包括多根超导纳米线；各所述辅助曝光纳米线结构均包括单根超导纳米线。

3.根据权利要求2所述的基于辅助曝光结构的超导纳米线单光子探测器，其特征在于，所述超导纳米线单光子探测器中的多根所述超导纳米线沿相同方向延伸构成互嵌式多像素结构；所述辅助曝光纳米线结构贴置于所述互嵌式多像素结构的侧面。

4.根据权利要求2所述的基于辅助曝光结构的超导纳米线单光子探测器，其特征在于，所述辅助曝光结构中的所述超导纳米线沿所述超导纳米线单光子探测器的光敏面的周向呈曲折蜿蜒状延伸。

5.根据权利要求2所述的基于辅助曝光结构的超导纳米线单光子探测器，其特征在于，所述辅助曝光纳米线结构中的超导纳米线的线宽与所述超导纳米线单光子探测器中的超导纳米线的线宽相同。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的基于辅助曝光结构的超导纳米线单光子探测器，其特征在于，所述辅助曝光纳米线结构的数量为多个，多个所述辅助曝光纳米线结构分布于所述超导纳米线单光子探测的光敏面相对的两侧。

7.根据权利要求1所述的基于辅助曝光结构的超导纳米线单光子探测器，其特征在于，使用所述辅助曝光纳米线结构判断所述入射光的光斑是否偏离所述超导纳米线单光子探测器的光敏面，并于所述入射光的光斑偏离所述超导纳米线单光子探测器的光敏面时对所述入射光的入射方向进行调整包括如下步骤：

将所述辅助曝光纳米线结构与多通道计数器相连接；

依据所述多通道计数器显示的各所述辅助曝光纳米线结构探测到的光计数的大小判断所述光斑是否偏离所述超导纳米线单光子探测器的光敏面；在所述光斑偏离所述超导纳米线单光子探测器的光敏面时判断所述光斑的偏离位置，依据所述光斑的偏离位置调整所述入射光的入射方向直至各所述辅助曝光纳米线结构探测到的光计数相同。

说明书

技术领域

本发明属于光电探测技术领域，涉及一种超导纳米线单光子探测器，特别是涉及一种基于辅助曝光结构的超导纳米线单光子探测器光对准方法。

背景技术

自由空间耦合是超到纳米线单光子探测器的一种耦合方式，需要在低温下实现超导纳米线单光子探测器与光斑微米尺度的耦合对准。常规超到纳米线单光子探测器不具有光斑位置分辨的能力，不利于实现高耦合效率的对准。在纳米线制备过程中，常常在纳米线外围增加相应的辅助曝光结构，来改善电子束曝光的邻近效应，这有益于使中间区域的纳米线线宽更加均匀，从而提高器件的性能。但传统辅助曝光结构并不构成可进行单光子探测的探测器。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于辅助曝光结构的超导纳米线单光子探测器光对准方法，用于解决现有技术中现有的光探测系统的技术缺点。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于辅助曝光结构的超导纳米线单光子探测器，所述超导纳米线单光子探测器包括：

超导纳米线单光子探测器；

若干个辅助曝光纳米线结构，位于所述超导纳米线单光子探测器外围，且贴置于所述超导纳米线的侧面；所述辅助曝光纳米线结构用于入射光与所述超导纳米线单光子探测器的光敏面的光对准。

可选地，所述超导纳米线单光子探测器包括多根超导纳米线；各所述辅助曝光纳米线结构均包括单根超导纳米线。

可选地，所述超导纳米线单光子探测器中的多根所述超导纳米线沿相同方向延伸构成互嵌式多像素结构；所述辅助曝光纳米线结构贴置于所述互嵌式多像素结构的侧面。

可选地，所述辅助曝光结构中的所述超导纳米线沿所述超导纳米线单光子探测器的光敏面的周向呈曲折蜿蜒状延伸。

可选地，所述辅助曝光纳米线结构中的超导纳米线的宽度与所述超导纳米线单光子探测器中的超导纳米线的宽度相同。

可选地，所述辅助曝光纳米线结构的数量为多个，多个所述辅助曝光纳米线结构分布于所述超导纳米线单光子探测的光敏面相对的两侧。

本发明还提供一种基于辅助曝光结构的超导纳米线单光子探测器光对准方法，所述包括如下步骤：

提供如上述任一方案中所述的基于辅助曝光结构的超导纳米线单光子探测器；

将入射光投射于所述超导纳米线单光子探测器上，使用所述超导纳米线单光子探测器对所述入射光进行光探测，同时使用所述辅助曝光纳米线结构判断所述入射光的光斑是否偏离所述超导纳米线单光子探测器的光敏面，并于所述入射光的光斑偏离所述超导纳米线单光子探测器的光敏面时对所述入射光的入射方向进行调整。

可选地，使用所述辅助曝光纳米线结构判断所述入射光的光斑是否偏离所述超导纳米线单光子探测器的光敏面，并于所述入射光的光斑偏离所述超导纳米线单光子探测器的光敏面时对所述入射光的入射方向进行调整包括如下步骤：

将所述辅助曝光纳米线结构与多通道计数器相连接；

依据所述多通道计数器显示的各所述辅助曝光纳米线结构探测到的光计数的大小判断所述光斑是否偏离所述超导纳米线单光子探测器的光敏面；在所述光斑偏离所述超导纳米线单光子探测器的光敏面时判断所述光斑的偏离位置，依据所述光斑的偏离位置调整所述入射光的入射方向直至各所述辅助曝光纳米线结构探测到的光计数相同。

如上所述，本发明的基于辅助曝光结构的超导纳米线单光子探测器光对准方法，具有以下有益效果：

本发明基于辅助曝光结构的超导纳米线单光子探测器光对准方法通过在超导纳米线单光子探测器的外围设置贴置于超导纳米线单光子探测器的光敏面外边缘的辅助曝光纳米线结构，有助于加工得到超导纳米线单光子探测器的光敏面边缘的超导纳米线的线宽与光敏面中心的超导纳米线的线宽相同，确保超导纳米线单光子探测器中超导纳米线的线宽更均匀，从而提高超导纳米线单光子探测器的性能；同时，利用辅助曝光纳米线设计构成多个探测器，在不增加加工工艺的同时使超导纳米线单光子探测器具有了空间位置分辨能力，可以通过光计数反馈定位光斑的位置；对于自由空间耦合的超导纳米线单光子探测器应用，可以根据反馈调整外部光路，确保入射光的光斑与超导纳米线单光子探测器的光敏面对准，从而使超导纳米线单光子探测器具有较高的耦合效率；所述超导纳米线单光子探测器采用多根纳米线互嵌的形式，此结构可实现高速高效的光探测，可以满足高速通讯及远距离光通信的应用需求；同时，本发明的基于辅助曝光结构的超导纳米线单光子探测器具有辅助光对准能力，且光探测区域像素填充比高，探测器光耦合损失小等优点。同时该器件设计结构简单、工艺加工难度较小，便于操作。

附图说明

图1显示为本发明实施例一中提供的基于辅助曝光结构的超导纳米线单光子探测器的俯视结构示意图。

图2显示为本发明实施例二中提供的基于辅助曝光结构的超导纳米线单光子探测器光对准方法的流程图。

元件标号说明

1 超导纳米线单光子探测器

2 辅助曝光纳米线结构

3 超导纳米线

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图2。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

实施例一

请参阅图1，本发明提供一种基于辅助曝光结构的超导纳米线单光子探测器，所述基于辅助曝光结构的超导纳米线单光子探测器包括：超导纳米线单光子探测器1；若干个辅助曝光纳米线结构2，所述辅助曝光纳米线结构2位于所述超导纳米线单光子探测器1外围，且贴置于所述超导纳米线单光子探测器1的光敏面外边缘；所述辅助曝光纳米线结构2用于入射光与所述超导纳米线单光子探测器1的光敏面的光对准。本发明的所述基于辅助曝光结构的超导纳米线单光子探测器通过在所述超导纳米线单光子探测器1的外围设置贴置于所述超导纳米线单光子探测器1的光敏面外边缘的辅助曝光纳米线结构2，使得所述超导纳米线单光子探测器1的光敏面的外围与所述超导纳米线单光子探测器1的光敏面的结构相同，在使用电子束曝光技术曝光形成所述超导纳米线单光子探测器1中的所述超导纳米线3时，可以避免临近效应的影响，可以确保所述超导纳米线单光子探测器1的光敏面边缘的所述超导纳米线3的线宽与光敏面中心的所述超导纳米线3的线宽相同，确保所述超导纳米线单光子探测器1中所述超导纳米线3的线宽更均匀，从而提高所述超导纳米线单光子探测器1的性能；同时，所述辅助曝光纳米线结构2还可以通过光计数反馈实时调整光斑的位置，以确保入射光的光斑与所述超导纳米线单光子探测器1的光敏面对准，确保所述超导纳米线单光子探测器1具有较高的耦合效率；所述超导纳米线单光子探测器1采用多根所述纳米线3互嵌的形式，此结构可实现高速高效的光探测，可以满足高速通讯及远距离光通信的应用需求；同时，本发明的所述基于辅助曝光结构的超导纳米线单光子探测器还具有设计结构简单、工艺加工难度较小，探测器耦合损失小，便于操作等优点；由于所述辅助曝光纳米线结构2只用于光对准，对其纳米线线宽均匀性要求较低。

作为示例，所述辅助曝光纳米线结构2的内侧(即临近所述超导纳米线单光子探测器1的一侧)需要与所述超导纳米线单光子探测器1的光敏面的边缘无缝接触，这样才可以确保所述超导纳米线单光子探测器1的光敏面的边缘区域与所述超导纳米线单光子探测器1的光敏面具有相同的曝光环境，确保所述超导纳米线单光子探测器1的光敏面边缘的所述超导纳米线3的线宽与光敏面中心的所述超导纳米线3的线宽相同，确保所述超导纳米线单光子探测器1中所述超导纳米线3的线宽更均匀。

作为示例，所述超导纳米线单光子探测器1可以包括多根超导纳米线3，各所述辅助曝光纳米线结构2可以包括单条超导纳米线3。具体的，所述超导纳米线单光子探测器1包括的所述超导纳米线3的数量可以根据实际需要进行设定，譬如，所述超导纳米线单光子探测器1可以包括的所述超导纳米线3的数量可以为3条、4条、5条、6条、7条、8条、9条等等。所述超导纳米线单光子探测器1包括多根超导纳米线，可以提高通讯速度；所述辅助曝光纳米线结构2包括单根超导纳米线，可以减小工艺加工难度。

作为示例，所述超导纳米线单光子探测器1中的所述超导纳米线3的形状可以为曲折蜿蜒状，即所述超导纳米线单光子探测器1中的所述超导纳米线3可以呈曲折蜿蜒状延伸；所述辅助曝光纳米线结构2中的所述超导纳米线3的形状可以为曲折蜿蜒状，即所述辅助曝光纳米线结构2中的所述超导纳米线3可以呈曲折蜿蜒状延伸。具体的，所述辅助曝光纳米线结构2中的所述超导纳米线3沿所述超导纳米线单光子探测器1的光敏面的周向呈曲折蜿蜒状延伸。

作为示例，所述超导纳米线单光子探测器1及所述辅助曝光纳米线结构2中的所述超导纳米线3的材料均可以包括NbN、Nb、TaN、MoSi、MoGe、NbTiN或WSi；优选地，本实施例中，所述超导纳米线单光子探测器1及所述辅助曝光纳米线结构2中的所述超导纳米线3的材料可以为NbN。

作为示例，所述超导纳米线单光子探测器1及所述辅助曝光纳米线结构2中的所述超导纳米线3的尺寸可以根据实际需要进行设定，优选地，所述超导纳米线单光子探测器1及所述辅助曝光纳米线结构2中的所述超导纳米线3的宽度可以为50纳米～150纳米，所述超导纳米线3的厚度可以为5纳米～10纳米；更优选地，本实施例中，所述超导纳米线单光子探测器1及所述辅助曝光纳米线结构2中的所述超导纳米线3的宽度为100nm左右。

作为示例，所述辅助曝光纳米线结构2中的所述超导纳米线3的线宽与所述超导纳米线单光子探测器1中的所述超导纳米线3的线宽可以相同；当然，在其他示例中，所述辅助曝光纳米线结构2中的所述超导纳米线3的线宽与所述超导纳米线单光子探测器1中的所述超导纳米线3的线宽也可以不同。

作为示例，所述超导纳米线单光子探测器1中的多根所述超导纳米线3沿相同方向延伸构成互嵌式多像素结构。具体的，所述互嵌式多像素结构是指多根所述超导纳米线3并在一起沿相同的方向延伸(譬如，呈蜿蜒状延伸或呈直线状延伸)而构成的结构。所述超导纳米线单光子探测器1设置为互嵌式多像素结构，使得所述超导纳米线单光子探测器1可以实现高效高速的光探测。所述辅助曝光纳米线结构2贴置于所述互嵌式多像素结构的侧面(即所述互嵌式多像素结构的外边缘)。

作为示例，多个所述辅助曝光纳米线结构2沿所述超导纳米线单光子探测器1的周向间隔排布。所述辅助曝光纳米线结构2的数量可以根据实际需要进行设置，譬如，所述辅助曝光纳米线结构2的数量可以为四个、六个或八个等等。图1中仅以所述辅助曝光纳米线结构2的数量为六个作为示例。

作为示例，所述辅助曝光纳米线结构2的数量可以为多个，多个所述辅助曝光纳米线结构2可以分布于所述超导纳米线单光子探测1的光敏面相对的两侧。

本发明所述的基于辅助曝光结构的超导纳米线单光子探测器的工作原理为：在使用所述超导纳米线单光子探测器进行入射光探测时，将各所述辅助曝光纳米线结构2分别与多通道计数器相连接，根据所述多通道计数器显示的各所述辅助曝光纳米线结构2探测到的光计数的大小判断所述光斑的偏离位置，为了便于说明，此处以各所述辅助曝光纳米线结构2中位于所述超导纳米线单光子探测器1右侧的所述辅助曝光纳米线结构2探测到的光计数最大作为示例，则说明所述入射光向右侧发生了偏移，此时，需要将所述入射光向左侧进行调整，直至各所述辅助曝光纳米线结构2探测到的光计数相同为止。

实施例二

请结合图1参阅图2，本发明还提供一种基于辅助曝光结构的超导纳米线单光子探测器光对准方法，所述使用方法为实施例一中所述的基于辅助曝光结构的超导纳米线单光子探测器光对准方法，所述基于辅助曝光结构的超导纳米线单光子探测器光对准方法包括如下步骤：

1)提供如实施例一中所述的基于辅助曝光结构的超导纳米线单光子探测器，所述基于辅助曝光结构的超导纳米线单光子探测器的具体结构部请参阅实施例一，此处不再累述；

2)将入射光投射于所述超导纳米线单光子探测器上，使用所述超导纳米线单光子探测器1对所述入射光进行光探测，同时使用所述辅助曝光纳米线结构2判断所述入射光的光斑是否偏离所述超导纳米线单光子探测器1的光敏面，并于所述入射光的光斑偏离所述超导纳米线单光子探测器1的光敏面时对所述入射光的入射方向进行调整。

作为示例，使用所述辅助曝光纳米线结构2判断所述入射光的光斑是否偏离所述超导纳米线单光子探测器1的光敏面，并于所述入射光的光斑偏离所述超导纳米线单光子探测器1的光敏面时对所述入射光的入射方向进行调整包括如下步骤：

2-1)将所述辅助曝光纳米线结构2与多通道计数器(未示出)相连接；

2-2)依据所述多通道计数器显示的各所述辅助曝光纳米线结构2探测到的光计数的大小判断所述光斑是否偏离所述第一超导纳米单光子探测器1的光敏面；在所述光斑偏离所述超导纳米线单光子探测器1的光敏面时判断所述光斑的偏离位置，依据所述光斑的偏离位置调整所述入射光的入射方向直至各所述第二超导纳米单光子探测器2探测到的光计数相同。

作为示例，以图1中所示的所述超导纳米线单光子探测器作为示例，步骤2-2)中，此时，此处以各所述辅助曝光纳米线结构2中位于所述超导纳米线单光子探测器1右下侧的所述辅助曝光纳米线结构2探测到的光计数最大作为示例，则说明所述入射光向右下侧发生了偏移，此时，需要将所述入射光向左上侧进行调整，直至各所述辅助曝光纳米线结构2探测到的光计数相同为止。

综上所述，本发明提供一种基于辅助曝光结构的超导纳米线单光子探测器光对准方法，所述基于辅助曝光结构的超导纳米线单光子探测器包括：超导纳米线单光子探测器；若干个辅助曝光纳米线结构，位于所述超导纳米线单光子探测器外围，且贴置于所述超导纳米线单光子探测器的光敏面外边缘；所述辅助曝光纳米线结构用于入射光与所述超导纳米线单光子探测器的光敏面的光对准。本发明的基于辅助曝光结构的超导纳米线单光子探测器通过在超导纳米线单光子探测器的外围设置贴置于超导纳米线单光子探测器的光敏面外边缘的辅助曝光纳米线结构，有助于加工得到超导纳米线单光子探测器的光敏面边缘的超导纳米线的线宽与光敏面中心的超导纳米线的线宽相同，确保超导纳米线单光子探测器中超导纳米线的线宽更均匀，从而提高超导纳米线单光子探测器的性能；同时，利用辅助曝光纳米线设计构成多个探测器，在不增加加工工艺的同时使超导纳米线单光子探测器具有了空间位置分辨能力，可以通过光计数反馈定位光斑的位置；对于自由空间耦合的超导纳米线单光子探测器应用，可以根据反馈调整外部光路，确保入射光的光斑与超导纳米线单光子探测器的光敏面对准，从而使超导纳米线单光子探测器具有较高的耦合效率；所述超导纳米线单光子探测器采用多根纳米线互嵌的形式，此结构可实现高速高效的光探测，可以满足高速通讯及远距离光通信的应用需求；同时，本发明的基于辅助曝光结构的超导纳米线单光子探测器具有设计结构简单、工艺加工难度较小，探测器耦合损失小，便于操作等优点。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

基于辅助曝光结构的超导纳米线单光子探测器光对准方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。