[发明专利]一种基于TM0

权利要求书

1.一种基于TM₀模吸收的超导纳米线单光子探测器，其特征在于，包括：

定向耦合器，用于实现TE₀模式至TE₁模式的转换；

偏振旋转器，与所述定向耦合器连接，用于实现TE₁模式至TM₀模式的转换；

纳米线单光子探测器，与所述偏振旋转器连接，用于实现对TM₀模式的吸收及探测。

2.根据权利要求1所述的基于TM₀模吸收的超导纳米线单光子探测器，其特征在于：所述定向耦合器包括平行耦合线定向耦合器。

3.根据权利要求2所述的基于TM₀模吸收的超导纳米线单光子探测器，其特征在于：所述定向耦合器包括间隔设置的主波导与副波导，所述主波导的宽度小于所述副波导的宽度，其中，所述主波导包括依次相连的第一段、第二段及第三段，所述第三段与所述副波导相互平行且耦合。

4.根据权利要求3所述的基于TM₀模吸收的超导纳米线单光子探测器，其特征在于：所述定向耦合器具有输入端口，所述输入端口配置于所述主波导的一端部以向所述主波导输入TE₀模式，所述副波导与所述主波导电磁耦合并取出TE₁模式。

5.根据权利要求1所述的基于TM₀模吸收的超导纳米线单光子探测器，其特征在于：所述偏振旋转器包括依次相连的第一波导、第二波导及第三波导，所述第一波导与所述定向耦合器连接。

6.根据权利要求5所述的基于TM₀模吸收的超导纳米线单光子探测器，其特征在于：所述第一波导、所述第二波导、所述第三波导的宽度分别呈线性渐变。

7.根据权利要求1所述的基于TM₀模吸收的超导纳米线单光子探测器，其特征在于：所述纳米线单光子探测器包括：

衬底；

绝缘层，位于所述衬底表面；

波导，位于所述绝缘层表面；

覆盖层，位于所述绝缘层上，且包覆所述波导的裸露表面；

超导纳米线，位于所述覆盖层表面。

8.根据权利要求7所述的纳米线单光子探测器，其特征在于：所述绝缘层的材质包括SiO₂。

9.根据权利要求7所述的纳米线单光子探测器，其特征在于：所述覆盖层的材质包括SiO₂，所述覆盖层上表面与所述波导上表面之间的距离不超过50nm，所述覆盖层的粗糙度小于1nm。

10.根据权利要求7所述的纳米线单光子探测器，其特征在于：所述超导纳米线呈直角曲折的方波形状，所述超导纳米线的两端部分别与正负电极连接。

11.根据权利要求7所述的纳米线单光子探测器，其特征在于：所述超导纳米线沿TM₀传输方向的长度范围是5-10μm。

12.根据权利要求7所述的纳米线单光子探测器，其特征在于：所述超导纳米线的材料选自NbN、NbTiN、TiN、TaN、WSi、Nb及MoGe中的一种。

13.一种基于TM₀模吸收的超导纳米线单光子探测器的探测方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过定向耦合器的输入端口输入TE₀模式的光波；

TE₀模式由主波导耦合至副波导，并转换为TE₁模式；

TE₁模式于偏振转换器中实现向TM₀模式的转换；

纳米线单光子探测器通过倏逝波耦合的方法实现对TM₀模式的吸收及探测。