[发明专利]一种超导单光子探测系统中光纤对准装置及光纤对准方法

说明书

本发明公开了一种超导单光子探测系统中光纤对准装置及光纤对准方法，属于光探测技术领域。一种超导单光子探测系统中光纤对准装置，包括：基座、光纤耦合器、固定座、中调节座以及上调节座，中调节座分别与固定座和上调节座滑动连接并且滑动方向相互垂直；固定座、中调节座和上调节座均设有相互连通的通孔；光纤耦合器的一端连接有光纤，光纤耦合器的另一端可以在固定座中滑动并且与固定座连接。本发明可以使超导单光子探测系统中通过光纤产生的光斑在三维空间方便地进行调节，通过各个方向的微调，可以使聚焦后微小的光斑对准超导薄膜芯片上的感光处，避免了纯手动操作带来的操作不便、对准难度大以及光斑抖动等问题。

技术领域

本发明涉及光探测技术领域，具体涉及一种超导单光子探测系统中光纤对准装置及光纤对准方法。

背景技术

单光子探测器是对光子等单量子物质极为敏感的一种装置，在高分辨率的光谱测量、非破坏物质分析、高速现象检测、精密分析、大气测污、生物放射、高能物理、天文探测、光时域反射(OTDR)、量子密钥分发系统(QKD)等领域有着广泛的应用。由于这类探测器都是工作在极低温度1K的温区以内，对比普通的半导体光子探测器(如光电培增管、雪崩二极管等)而言，它们以其独有的高探测灵敏度、低背景噪声、低暗计数率以及较快的信号响应速率等成为了光子探测中的佼佼者。

近年来，一种基于测量信号光子引起超导谐振器内动态电感变化实现测量的微波动态电感探测器(MicrowaveKineticinductancedetector，MKID)得到飞速发展。其原理是：入射在超导谐振器上的信号光子破坏库珀对产生准粒子，准粒子会引起探测器样品表面阻抗的变化，从而改变谐振器的传输性质，通过监测探测器的微波传输信号的变化实现光子探测的目的。

为了使光子准确地落入到超导薄膜的感光处(感光面积很小，20um×20um)，需要将用于传导光子的光纤精确对准超导薄膜的感光处，使光子尽可能落到感光处，从而实现光探测效率的最大化。但是，光纤不能与样品完全接触否则会破坏样品，这样一来光从光纤端口射出至样品时会具有很大的发散面(2mm×2mm)，从而导致光子只有极少数被薄膜感光处接收到，大大降低了探测器的探测效率。不仅如此，由于整个探测器芯片尺度很小(芯片总面积1.5cm×0.5cm，感光部分面积20um×20um)，光纤和超导薄膜对准过程需要纯手动操作，难度很大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超导单光子探测系统中光纤对准装置及光纤对准方法，以解决现有超导单光子探测系统中，不能将光纤精确对准超导薄膜的感光处的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种超导单光子探测系统中光纤对准装置，包括：基座、悬吊在基座上的调节装置以及光纤耦合器；

调节装置包括从下到上依次连接的固定座、中调节座以及上调节座，固定座与基座连接，中调节座分别与固定座和上调节座滑动连接并且滑动方向相互垂直；固定座、中调节座和上调节座依次设有竖直的并且相互连通的第一通孔、第二通孔和第三通孔，第三通孔上设有超导薄膜芯片；

光纤耦合器的一端连接有光纤，光纤耦合器的另一端置于第一通孔内并与固定座连接。