[实用新型]一种微波单光子探测器

权利要求书

1.一种微波单光子探测器，包括微波信号源(1)、微波泵浦源(2)、电-光-力转换器(3)、超低温制冷机(4)、光泵浦源(5)、光频单光子探测器(6)、数据分析终端(7)及电源(8)，其特征在于：电-光-力转换器(3)位于超低温制冷机(4)内部，微波信号源(1)通过导线穿过超低温制冷机(4)连接电-光-力转换器(3)的微波脉冲信号输入端口(352)，微波泵浦源(2)通过导线穿过超低温制冷机(4)连接电-光-力转换器(3)的微波泵浦输入端口(356)，光泵浦源(5)通过光纤线穿过超低温制冷机(4)连接电-光-力转换器(3)的光泵浦输入端口(357)，电-光-力转换器(3)通过光脉冲信号输出端口(358)输出至光纤线，光纤线穿过超低温制冷机(4)连接光频单光子探测器(6)，光频单光子探测器(6)输出至数据分析终端(7)；微波信号源(1)产生微波脉冲信号，微波泵浦源(2)产生微波，电-光-力转换器(3)实现微波光子到光波光子的转换，超低温制冷机(4)为电-光-力转换器(3)提供低温工作环境，光泵浦源(5)提供光波的光子,光频单光子探测器(6)用以探测经电-光-力转换器(3)转换后输出的光频段光子，数据分析终端(7)是计算机，电源(8)为其他部件提供工作电压。

2.如权利要求1所述的一种微波单光子探测器，其特征在于：微波信号源(1)产生的单个微波脉冲内光子数目低于10大于等于1，电-光-力转换器(3)输入信号为微波脉冲信号、微波泵浦、光泵浦，输出信号为光脉冲信号，超低温制冷机(4)产生mK级别超低温。

3.如权利要求1或2所述的一种微波单光子探测器，其特征在于：电-光-力转换器(3)包括硅基集成芯片基座(31)、微纳光纤连接线(32)、超导微波传输线(33)、光腔固定腔镜(34)、超导微波电路(35)、薄膜型纳米机械振子(36)，镜圈(37)，其中光腔固定腔镜(34)和薄膜型纳米机械振子(36)构成法布里—珀罗光腔，超导微波电路(35)和薄膜型纳米机械振子(36)构成超导微波腔，薄膜型纳米机械振子(36)为电介质薄膜，镜圈(37)为没有顶部的空心圆柱，光腔固定腔镜(34)为圆形刚性镜，硅基集成芯片基座(31)上安装微波脉冲信号输入端口(352)、微波泵浦输入端口(356)、光泵浦输入端口(357)和光脉冲信号输出端口(358)；微波脉冲信号输入端口(352)通过超导微波传输线(33)连接超导微波电路电容端(3521)，微波泵浦输入端口(356)通过超导微波传输线(33)连接超导微波电路电感端(3561)；超导微波电路(35)位于镜圈(37)中部，薄膜型纳米机械振子(36)位于镜圈(37)顶部，光腔固定腔镜(34)通过微纳光纤连接线(32)穿过镜圈(37)底部，分别连接光泵浦输入端口(357)和光脉冲信号输出端口(358)，微纳光纤连接线(32)与光泵浦输入端口(357)及光脉冲信号输出端口(358)套接，微纳光纤连接线(32)与光腔固定腔镜(34)耦接。

4.如权利要求3所述的一种微波单光子探测器，其特征在于：超导微波电路(35)为圆环片状结构，中间为圆形空心，芯片基座(351)上以贴片形式附着LC谐振回路，LC谐振回路包括电容固定极板(353)、电感(355)、超导微波传输线(33)以及超导微波电路电容端(3521)和超导微波电路电感端(3561)。

5.如权利要求4所述的一种微波单光子探测器，其特征在于：其中超导微波电路电容端(3521)为纳米级微波波导，电容固定极板(353)位于微波脉冲信号输入端口(352)附近，超导微波电路电感端(3561)与一个感性贴片耦合，并与电感(355)共同构成一个互感器，将微波泵浦输入到超导微波腔谐振回路中。

6.如权利要求3所述的一种微波单光子探测器，其特征在于：超导微波传输线(33)将微波脉冲信号和微波泵浦从微波脉冲信号输入端口(352)和微波泵浦输入端口(356)端口通过超导微波电路电容端(3521)以及超导微波电路电感端(3561)输入到超导微波腔内，超导微波传输线(33)与端口及超导微波腔均套接，超导微波腔、F—P光腔、纳米薄膜型机械振子(36)相互套接。