[发明专利]一种光子数分辨探测器及其系统

权利要求书

1.一种光子数分辨探测器，其特征在于，所述光子数分辨探测器包括：超导纳米线多光子探测器，

所述超导纳米线多光子探测器由多根光敏纳米线与1根电流库并联构成，多根光敏纳米线探测光子后，溢出的电流存储在电流库中，电流库中的超导电流的大小与探测光子数形成对应关系；

确定光敏纳米线和电流库之间线宽的比值、以及二者之间的动能电感的比值；在电流库结构上集成一个y型读出臂，实现非侵入式的测量电流库中的电流I_R。

2.根据权利要求1所述的一种光子数分辨探测器，其特征在于，所述在电流库结构上集成一个y型读出臂，实现非侵入式的测量电流库中的电流I_R具体为：

待监测的电流库中的电流I_R流入y型读出臂，读出电流从读出臂流入；读出臂与电流库之间存在夹角，通过测量读出臂的临界电流，推知电流库内的超导电流，实现探测光子数的读出。

3.一种光子数分辨探测系统，其特征在于，所述系统包括：权利要求1所述的光子数分辨探测器，

所述光子数分辨探测器安放至制冷机中，光源采用脉冲激光器，光源经过偏振控制器与光学衰减器后，耦合到光子数分辨探测器上；

任意波形发生器产生两路电流脉冲信号，经过射频衰减器衰减后，分别作为光子数分辨探测器的偏置电流信号与读出电流信号，读出电流信号经过放大器放大后通入示波器，观测读出电流信号的临界电流，最终实现电流库中的电流I_R的读出。

4.根据权利要求3所述的一种光子数分辨探测系统，其特征在于，所述系统的工作分为3个阶段：

预偏置阶段，在y型读出臂端任意波形发生器输入负电流脉冲，使电流库内大部分电流转移至光敏纳米线内；

光子探测阶段，在光脉冲入射后，y型读出臂端采用任意波形发生器输入三角波信号，利用该三角波信号扫描测量电流库中的电流值，得到每个脉冲中光子数分布信息；

重置器件阶段，在每一次三角波信号之后，输入一个大的偏置电流脉冲信号使器件整体变为有阻态，之后停止输入偏置电流，使器件恢复至超导态。

5.根据权利要求3或4所述的一种光子数分辨探测系统，其特征在于，所述系统还包括：

通过调节光学衰减器的衰减数值，测量不同入射光子数下每个脉冲中实际光子数的分布，并与理论预测的泊松分布相比较，验证光子分辨探测的可靠性。