高占空比超导微线单光子探测器中的宽带偏振不敏感性与高探测效率

通过电流偏置纳米级超导结构吸收进行单光子探测，已成为量子光学及相关领域的优选技术。单模光纤封装器件在探测效率、时间抖动、恢复时间和最大可持续计数率方面不断创下新纪录。迄今为止，降低偏振敏感性的常用方法仅限于在有效区域内引入几何对称的纳米线蜿蜒结构，如螺旋和分形。此类设计中对弯曲半径及由此衍生的占空比的限制，制约了其最大效率。在微米级超导导线中发现单光子敏感性，使得新型蜿蜒图案成为可能，其占空比无实际上限。本工作展示了在由富硅钨硅化物制成的0.51 $\mu\text{m}$宽微线器件中，在中心波长1550 nm、带宽$40$ nm范围内同时实现低偏振敏感性($1.02\pm 0.008$)和高探测效率($> 91.8\%$置信度$67\%$于$2\times10^5$每秒计数)，其有效区域占空比为$0.91$。这些器件在$1\times10^5$每秒计数下对1550 nm光的效率为$96.5-96.9\% \pm 0.5\%$。