【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于超导单光子探测领域，涉及一种光子集成电路的超导单光子探测器的制备方法，适用于光子集成电路。
技术介绍
1、光量子芯片可以实现高性能且大规模集成的光量子器件和系统，达到对单光子进行高效处理、计算和传输等功能，为量子通信、量子计算、量子模拟和量子传感等应用提供基础，全集成的光量子芯片可提高光量子芯片的可扩展性、稳定性、紧凑性和低成本，以满足量子技术的实际应用需求。同时，开发多材料融合光量子芯片，可以利用不同半导体材料的优势，提高芯片的功能化和适用性。超导纳米线单光子探测器与纳米光子波导的集成是在芯片级平台上实现各种经典和量子技术的关键技术步骤。
2、目前，传统的光子电路探测端集成方式主要是直接在光子电路中制备超导单光子探测器，纳米线方向与波导方向一致，这种结构需要直接在波导上生长纳米线和金电极，波导不能和电极分离。这种制备方式通过在光子电路上直接制备超导单光子探测器，想要制备实现高效率优良的探测器往往纳米线长度需要占据大部分光子电路空间，效率较低。同时，波导和纳米线在同一衬底上制备，制备流程更加复杂，难以保证纳米线具有高探测效率。
技术实现思路
1、针对上述现有技术的问题与不足，本专利技术的目的是提供一种可级联的波导集成单光子探测器，通过混合集成的方式将蜿蜒横向的超导单光子探测器转移至波导上方，横向排布的纳米线不仅可以保证一定的对准冗余，而且可以将纳米线蜿蜒的拐角放到波导的外面，防止拐角吸收光子但不输出电脉冲，从而降低探测器的效率由于混合集成的方式，本专利技术
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种可级联的波导集成单光子探测器，包括波导和单光子探测器，所述单光子探测器包括位于波导两侧的探测器电极以及覆盖于波导上方与探测器电极相连的纳米线，所述纳米线由若干个平行的纳米线单元依次首尾相连而成，整体呈蜿蜒状延伸，所述纳米线蜿蜒延伸的方向与波导的延伸方向相同，单个所述纳米线单元的延伸方向与波导的延伸方向垂直；沿着波导的延伸方向可级联若干个单光子探测器，此时各单光子探测器通过相互串联实现大规模光子电路的集成。
4、进一步的，入射光从波导的一端入射，依次经过第1,2,…,n-1,n个单光子探测器吸收光子响应后，从波导的另一端出射，级联n个单光子探测器的总吸收率a总为：
5、a总＝1-t总＝1-(1-a)n
6、其中，a为单个单光子探测器的吸收率，假设每个单光子探测器的吸收率相同，t总为n个单光子探测器的总透射率。因为单个探测器光吸收率小于1，当n增大时总吸收率会逐渐趋近于1。
7、进一步的，随着级联的单光子探测器数量增加，光吸收效率逐渐趋近100％。
8、进一步的，所述级联方式通过混合集成的方法获得，即所述探测器电极和纳米线位于探测器衬底上，先对探测器电极和纳米线外侧和底部的探测器衬底进行刻蚀，直至单光子探测器悬空，然后将单光子探测器倒置转移到波导上方，实现电极的翻转。
9、进一步的，使用pdms印章拾取单光子探测器，随后转移至具有热释放膜层的pdms上，之后将器件对准转移至波导上。
10、进一步的，转移集成过程中具有充足的对准冗余，对准位置偏差不影响光吸收率。
11、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
12、1、本专利技术一种可级联的波导集成单光子探测器，可实现在同一波导上级联多个单光子探测器，随着单光子探测器数量的增加，吸收率可逐渐趋近于100％。
13、2、相比现有技术纳米线沿着波导方向的设置方式，本专利技术一种可级联的波导集成单光子探测器在转移集成过程中具有更大的对准冗余，即使对准位置偏差一点也不影响吸收；本专利技术中的纳米线相对于波导横向设置，拐角设置在波导耦合区域外，而拐角的探测效率低，因此本专利技术可以避免拐角和电极的影响，防止因拐角吸收光子但不输出电脉冲而降低探测器的效率，可以保证同波导耦合的所有纳米线部分都可以响应光子，从而有利于实现接近100％的探测效率；该结构也使得波导连续，实现多个贴片探测器的级联，从而实现更高效率，更利于大规模的光子电路集成。
14、3、本专利技术一种可级联的波导集成单光子探测器中单光子探测器可以通过混合集成的方式进行拾取转移，可以确保波导上的每个器件都具有高探测效率。级联方式配合混合集成，可以保证在片上同时实现多个探测器，实现备份和冗余，对于不理想的探测器，可以将其拾取转移，使用其余探测器继续进行探测。
15、4、本专利技术通过采用混合集成的方法，可以避免超导和半导体工艺的不兼容；混合集成方案可以采用先测试筛选再集成的方式，从而避免现有技术中，因超导器件的良品率受材料缺陷的影响而较低，导致大规模直接集成很难实现高的探测性能一致性的问题。
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1.一种可级联的波导集成单光子探测器，其特征在于，包括波导和单光子探测器，所述单光子探测器包括位于波导两侧的探测器电极以及覆盖于波导上方与探测器电极相连的纳米线，所述纳米线由若干个平行的纳米线单元依次首尾相连而成，整体呈蜿蜒状延伸，所述纳米线蜿蜒延伸的方向与波导的延伸方向相同，单个所述纳米线单元的延伸方向与波导的延伸方向垂直；沿着波导的延伸方向可级联若干个单光子探测器，后一个探测器可以继续探测前一个探测器未吸收的光子，从而提升整体探测效率。
2.根据权利要求1所述的一种可级联的波导集成单光子探测器，其特征在于，入射光从波导的一端入射，依次经过第1,2,…,n-1,n个单光子探测器吸收光子响应后，从波导的另一端出射，级联n个单光子探测器的总吸收率A总为：
3.根据权利要求2所述的一种可级联的波导集成单光子探测器，其特征在于，随着级联的单光子探测器数量增加，光吸收效率逐渐趋近100％。
4.根据权利要求1所述的一种可级联的波导集成单光子探测器，其特征在于，所述级联方式通过混合集成的方法获得，即所述探测器电极和纳米线位于探测器衬底上，先对探测器电极和
5.根据权利要求4所述的一种可级联的波导集成单光子探测器，其特征在于，使用PDMS印章拾取单光子探测器，随后转移至具有热释放膜层的PDMS上，之后将器件对准转移至波导上，将波导中的光耦合进纳米线。
6.根据权利要求1所述的一种可级联的波导集成单光子探测器，其特征在于，纳米线横向长度足够覆盖光波导宽度，并留有冗余，保证对准位置偏差不影响光吸收率。
7.根据权利要求1所述的一种可级联的波导集成单光子探测器，其特征在于，纳米线蜿蜒拐角皆处于光波导外侧，不吸收光波导中信号光，提升探测效率。
...【技术特征摘要】
1.一种可级联的波导集成单光子探测器，其特征在于，包括波导和单光子探测器，所述单光子探测器包括位于波导两侧的探测器电极以及覆盖于波导上方与探测器电极相连的纳米线，所述纳米线由若干个平行的纳米线单元依次首尾相连而成，整体呈蜿蜒状延伸，所述纳米线蜿蜒延伸的方向与波导的延伸方向相同，单个所述纳米线单元的延伸方向与波导的延伸方向垂直；沿着波导的延伸方向可级联若干个单光子探测器，后一个探测器可以继续探测前一个探测器未吸收的光子，从而提升整体探测效率。
2.根据权利要求1所述的一种可级联的波导集成单光子探测器，其特征在于，入射光从波导的一端入射，依次经过第1,2,…,n-1,n个单光子探测器吸收光子响应后，从波导的另一端出射，级联n个单光子探测器的总吸收率a总为：
3.根据权利要求2所述的一种可级联的波导集成单光子探测器，其特征在于，随着级联的单光子探测器数量增加，光吸收效率逐渐趋近100％。...
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