Los SNSPD se han integrado con guías de ondas ópticas en varias plataformas de materiales. Los SNSPD integrados en guías de ondas se han aplicado en varias aplicaciones de circuitos fotónicos cuánticos (QPC), apoyando algunas funciones de información cuántica fotónica, como la medición de la interferencia cuántica en el chip.

El espectrómetro de conteo de fotones para luz ultra tenue a nivel de un solo fotón es otra aplicación interesante. Recientemente, también se han informado de varios trabajos sobre espectrómetros de conteo de fotones basados ​​en SNSPD y estructuras micro/nanofotónicas en chips. En estos trabajos, las estructuras micro/nanofotónicas modulan las respuestas espectrales de los SNSPD.

Sin embargo, también provocan pérdidas por dispersión y limitan la utilización de fotones en la medición de luz ultratenue a nivel de un solo fotón. Es un tema interesante cómo realizar las modulaciones de respuesta espectral SNSPD sin pérdida de fotones.

El equipo del Prof. Wei Zhang del Departamento de Ingeniería Electrónica de la Universidad de Tsinghua, en cooperación con el equipo del Prof. Lixing You del Instituto de Microsistemas y Tecnología de la Información de Shanghai (SIMIT, CAS, China), propuso un novedoso espectrómetro reconstructivo de conteo de fotones basado en el efecto de absorción en cascada de una matriz SNSPD.

En este esquema, los fotones con diferentes longitudes de onda son difractados por una rejilla de Rowland a diferentes ubicaciones en la región de enfoque del chip. La matriz SNSPD se encuentra a lo largo de la región de enfoque. Cada SNSPD de la matriz tiene un patrón diferente, que controla la absorción del nanocable superconductor en diferentes ubicaciones.

El trabajo está publicado en la revista Advanced Devices &Instrumentation. .

La respuesta espectral de este SNSPD está determinada por su patrón y el efecto de absorción en cascada de los SNSPD anteriores. Con base en este mecanismo, la respuesta espectral de cada SNSPD en la matriz podría diseñarse de manera flexible, respaldando la función de un espectrómetro reconstructivo de conteo de fotones. En la medición, todos los fotones serían absorbidos en la matriz SNSPD sin ninguna pérdida de fotones en principio.

El equipo de investigación fabricó un dispositivo prototipo y demostró el mecanismo de modulación de la respuesta espectral del SNSPD en el esquema propuesto, que se basa en el efecto de absorción en cascada de la matriz SNSPD. Los resultados del experimento mostraron que el dispositivo prototipo permitía medir y reconstruir el espectro de luz a un nivel de fotón único. La resolución espectral de la medición es de 0,4 nm en el rango de longitud de onda de 1495 a 1515 nm.

Este trabajo propuso un espectrómetro reconstructivo de conteo de fotones que combina una rejilla de Roland en un chip y una matriz SNSPD. En principio, puede medir y reconstruir el espectro de luz tenue a nivel de un solo fotón con una alta utilización de fotones. Se diseñó y fabricó un dispositivo prototipo para demostrar el principio del esquema, mostrando que las respuestas espectrales de los SNSPD están determinadas por sus patrones y el efecto de absorción en cascada de la matriz SNSPD.

Los resultados del experimento mostraron que el dispositivo prototipo admitía mediciones y reconstrucciones espectrales. La resolución espectral es de 0,4 nm en el rango de longitud de onda de 1495 ~ 1515 nm. Esta investigación proporciona una forma interesante y prometedora de desarrollar un espectrómetro de conteo de fotones con una alta utilización de fotones.