具有 3D 打印自由曲面微透镜的超导纳米线单光子探测器(SNSPD)

我们提出了一种利用高分辨率多光子光刻技术在敏感探测区域原位打印自由曲面微透镜,从而增大超导纳米线单光子探测器(SNSPD)有效光接收面积的方法。我们展示了一个基于氮化铌(NbN)纳米线的探测器,其敏感区域为 4.5 $\mathrm \mu$m $\times$ 4.5 $\mathrm \mu$m,并辅以直径为 60 $\mathrm \mu$m 的透镜。在 1550 nm 波长自由空间照明下,带透镜的传感器有效收集面积增大了 100 倍,从而显著提高了系统探测效率,且无需使用长纳米线。我们的方法可轻易应用于多种传感器类型,并有效克服了短传感器复位时间带来的高计数速度、高时间精度和高制备良率,与通过大有效探测面积实现高收集效率之间的固有设计矛盾。