2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of single-photon imaging technology based on large-scale SSPD array
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26249054
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| Research Institution | National Institute of Information and Communications Technology |
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Principal Investigator |
寺井 弘高 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, 上席研究員 (10359094)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
竹内 尚輝 横浜国立大学, 先端科学高等研究院, 特任教員(准教授) (00746472)
日高 睦夫 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 招聘研究員 (20500672)
三木 茂人 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, 主任研究員 (30398424)
宮嶋 茂之 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 (50708055)
山下 太郎 名古屋大学, 大学院工学研究科, 准教授 (60567254)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 単一光子検出器 / 超伝導ディジタル回路 / 読み出し信号処理 / モノリシック集積化 / 超伝導検出器 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
H29年度は、昨年度に引き続きSSPDアレイとSFQ信号処理回路のモノリシック集積化プロセスの検討を進めた。SSPDアレイの光キャビティを構成する誘電体層をSiO蒸着膜からSiO2スパッタ膜に変更することで、SFQ回路作製中の誘電体層のはく離を防ぐことができるものの、超伝導ナノワイヤの特性が変化することも判明した。誘電体材料の変更ではなく、SFQ回路作製プロセスにおける膜ストレスの緩和を検討する必要がある。
また、NxNピクセルのSSPDアレイから2N本の配線で信号を読み出すことができるアレイフォーマットを実現するため、配線の交差が可能な2層配線プロセスを確立し、4x4ピクセルのSSPDにおいて、すべての行と列から信号を読み出すことに成功し、完全動作を実証した。32x32ピクセルについても試作を行い、部分動作を確認したが、冷凍機から取り出すことのできる配線数の制約により、完全動作は確認できていない。今後、32x32ピクセルSSPDアレイ用のSFQエンコーダ回路と組み合わせて動作実証を進めていく必要がある。その、32x32ピクセルSSPDアレイ用のSFQエンコーダ回路についても設計を行い、64ピクセルSSPD用エンコーダとほぼ同じ規模の回路で実現できることを確認した。このエンコーダ回路について、CRAVITYのNb作製プロセスで試作を行い、液体ヘリウム中で完全動作することを実証した。
断熱型磁束量子パラメトロン（AQFP）回路を用いたSSPDからの信号読み出しについては、SSPDとAQFP回路を接続して、検出効率のパルス当たりの光子数依存性を測定し、AQFP回路を接続しない場合と比較した。その結果、検出効率の光子数依存性はAQFP回路の接続の有無によらず一致していることを確認し、エラーフリーでSSPDからの信号読み出しが可能であることを実証した。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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