《基於光波導集成的矽基單光子探測器的研製》是依託昆明理工大學，由方青擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於光波導集成的矽基單光子探測器的研製
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：方青
- 依託單位：昆明理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
量子通信是當前國際最熱門的研究領域之一，單光子探測器是實現基於單光子傳輸量子通信系統的核心部件。基於自由空間光學平台的量子通信測試系統帶來的龐大體積、高成本和易受干擾的問題，本項目提出一種新型的基於光波導集成的矽基雪崩型單光子探測器。這種新型集成的單光子探測器具有用集成波導結構取代自由空間光路進行光信號傳輸和探測的潛力，對未來量子通信的研究和套用具有重要意義。本項目擬研究基於SiN光波導集成的橫向吸收型矽基雪崩單光子探測器結構及該結構對探測器性能的影響機制、光信號在該集成結構中的傳輸與耦合機理；研究探測器集成工藝中的關鍵因素及其對探測器暗電流、光電回響等性能的影響；通過結構與工藝的最佳化製作可用於單光子探測的波導集成的矽基雪崩單光子探測器晶片，並對該晶片進行測試、分析。
結題摘要
量子光通信是目前研究的熱點方向，量子光通信光路的片上集成可以取代複雜的空間光路，在實際套用中具有體積緻密、操作簡單、成本低等特點。本項目主要研究SiN波導在800nm波段的傳輸特性以及光纖-SiN波導模斑耦合器在此波段的耦合特性，為SiN波導光路單片集成Si單光子探測器的研究打下集成。我們採用RSOFT光學軟體對懸橋結構的光纖-SiN模斑耦合器和SiN納米線波導進行了仿真設計與結構最佳化，在最佳化結構的基礎上對版圖進行設計並流片製作；經過光學測試，我們得到SiN納米線波導在800nm波導的TE/TM傳輸損耗分別為0.07dB/mm和0.06dB/mm；半徑為60µm的SiN納米線彎曲波導的彎曲損耗非常小，完全可以忽略不計；錐形光纖與SiN模斑耦合器的TE/TM耦合損耗分別為-2.06dB/facet和-2.67dB/facet，其耦合效率分別為67%和54%；平頭光纖與SiN模斑耦合器的TE/TM耦合損耗分別為-2.50dB/facet和-8.0dB/facet，其耦合效率分別為56%和15%，1dB耦合容差在水平和垂直方向均優於±1.25µm。測試數據完成了本項目的預定目標，其中傳輸損耗指標達到了國內先進水平，為以後的進一步研究打下了堅實基礎。
