Development of a superconducting spectroscopic single-photon detector for spectroscopic measurement of single photons

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K15472
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 30020:Optical engineering and photon science-related
• Research Institution: National Institute of Information and Communications Technology
• Principal Investigator: Yabuno Masahiro 国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所フロンティア創造総合研究室, 研究員 (70777234)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 超伝導単一光子検出器

Outline of Final Research Achievements

We have developed a superconducting nanowire single photon detector (SNSPD) array system toward to integration with an arrayed waveguide grating device for realizing a highly-sensitive single-photon spectroscopic detection. We have succeeded to develop a row-column readout 16-element SNSPD array and integrating it with a superconducting digital circuit. We have also succeeded to demonstrate single-photon detection with a wider superconducting strip. We also designed a waveguide-coupled SNSPD array system.

Free Research Field

超伝導エレクトロニクス、量子光学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

光の最小単位である光子一個をその波長を識別しながら高感度に検出する単一光子分光検出器は、生命科学から宇宙物理学まで広範な科学分野において基盤技術となることが期待される。本研究では、高感度な単一光子検出器である超伝導ナノワイヤ単一光子検出器(SNSPD)を多素子アレイ化する技術の開発に成功し、またより多数の素子のアレイ化や素子の量産化が可能となる太い超伝導線路を用いた単一光子検出技術の実証にも成功した。またこれらをもとに導波路結合型のSNSPDアレイの設計も行った。以上は、多数の波長チャンネルを備える高感度単一光子分光検出器の実現に繋がる成果である。