[发明专利]一种基于超导纳米线的单光子偏振探测器件及其实现装置

权利要求书

1.一种基于超导纳米线的单光子偏振探测器件，其特征在于，包括：

衬底；

像元层，所述像元层设置于所述衬底；

其中，所述像元层包括一个或多个超像元单元，所述多个超像元单元等间距排列；所述超像元单元包括至少四个像元单元，所述至少四个像元单元等间距排列；所述像元单元在预设平面上的投影面积相同，所述像元单元包括等间距且平行排列的超导纳米线结构，所述超导纳米线结构依次首尾相连，所述至少四个像元单元中的每个像元单元的超导纳米线结构的平行方向与预设方向的角度不同。

2.根据权利要求1所述的基于超导纳米线的单光子偏振探测器件，其特征在于，超导纳米线对与超导纳米线平行和与超导纳米线垂直这两个方向的偏振光具有吸收差异，且所述至少四个像元单元中得像元单元的偏振消光比分布均匀。

3.根据权利要求1所述的基于超导纳米线的单光子偏振探测器件，其特征在于，所述超像元单元包括四个像元单元，所述四个像元单元用于提供对偏振光的光响应计数，所述偏振光的光响应计数用于联合求解线性偏振光的偏振态，所述偏振态包括偏振角、线性偏振度(DoLP)、偏振角度(azimuth)、线性偏振光的S1参数和线性偏振光的S2参数中的一种或者多种。

4.根据权利要求1所述的基于超导纳米线的单光子偏振探测器件，其特征在于，所述超导纳米线结构包括1条超导纳米线或者多条等间距、等长度且平行排列的超导纳米线。

5.根据权利要求1所述的基于超导纳米线的单光子偏振探测器件，其特征在于，所述像元单元的形状为方形、圆形或者三角形。

6.根据权利要求1所述的基于超导纳米线的单光子偏振探测器件，其特征在于，衬底包括第一二氧化硅层、第一硅层和第二二氧化硅层；

所述第一二氧化硅层、所述第一硅层和所述第二二氧化硅层依次层叠设置。

7.根据权利要求6所述的基于超导纳米线的单光子偏振探测器件，其特征在于，所述衬底还包括绝缘介质层、金属光栅层和金属反射镜层；

所述绝缘介质层设置于所述第一二氧化硅层；

所述像元层和所述金属光栅层间隔设置于所述绝缘介质层中；所述金属光栅层设置于所述超导纳米线的间距部分的上方；

所述金属反射镜层设置于所述绝缘介质层靠近所述金属光栅层的面上。

8.根据权利要求1所述的基于超导纳米线的单光子偏振探测器件，其特征在于，所述衬底包括光吸收增强结构和第二硅层；

所述光吸收增强结构设置于所述第二硅层；所述光吸收增强结构包括至少两个依次堆叠设置的双层介质材料层，所述双层介质材料层包括依次堆叠设置的两种不同折射率的材料层。

9.根据权利要求1所述的基于超导纳米线的单光子偏振探测器件，其特征在于，所述超导纳米线的材料为氮化铌、氮化钛铌、氮化钽、硅化钨或者铌。

10.一种基于超导纳米线的单光子偏振探测实现装置，其特征在于，所述装置包括：

非球面准直透镜、线偏振片、半波片、具有分焦平面的超导纳米线单光子探测器、感测器和处理器；

所述非球面准直透镜、所述线偏振片、所述半波片和所述具有分焦平面的超导纳米线单光子探测器依次间隔设置；所述具有分焦平面的超导纳米线单光子探测器包括如权利要求1-9任意一项所述的基于超导纳米线的单光子偏振探测；

所述感测器用于在预设条件下，检测单光子在自由空间中依次通过所述非球面准直透镜、所述线偏振片、所述半波片和所述基于超导纳米线的单光子偏振探测的偏振参数；

所述处理器用于处理所述偏振参数得到单光子的偏振信息。