Les SNSPD ont été intégrés à des guides d'ondes optiques sur plusieurs plates-formes matérielles. Les SNSPD intégrés au guide d'ondes ont été appliqués dans plusieurs applications de circuits photoniques quantiques (QPC), prenant en charge certaines fonctions d'information quantique photonique telles que la mesure des interférences quantiques sur puce.

Le spectromètre à comptage de photons pour la lumière ultra-faible à un seul photon est une autre application intéressante. Récemment, plusieurs travaux sur les spectromètres de comptage de photons basés sur les SNSPD et les structures micro/nano-photoniques sur puce ont également été rapportés. Dans ces travaux, les structures micro/nano-photoniques modulent les réponses spectrales des SNSPD.

Cependant, ils entraînent également des pertes par diffusion et limitent l’utilisation des photons pour la mesure de la lumière ultra-faible au niveau d’un photon unique. C'est un sujet intéressant de savoir comment réaliser les modulations de réponse spectrale SNSPD sans aucune perte de photons.

L'équipe du professeur Wei Zhang du département de génie électronique de l'université Tsinghua, en coopération avec l'équipe du professeur Lixing You de l'Institut des microsystèmes et des technologies de l'information de Shanghai (SIMIT, CAS, Chine), a proposé un nouveau spectromètre reconstructif de comptage de photons basé sur l'effet d'absorption en cascade d'un réseau SNSPD.

Dans ce schéma, les photons de différentes longueurs d'onde sont diffractés par un réseau de Rowland vers différents emplacements de la région de focalisation de la puce. Le réseau SNSPD s'étend sur toute la région de focalisation. Chaque SNSPD du réseau possède un motif différent, qui contrôle l'absorption du nanofil supraconducteur à différents endroits.

Les travaux sont publiés dans la revue Advanced Devices &Instrumentation .

La réponse spectrale de ce SNSPD est déterminée par son motif et par l'effet d'absorption en cascade des SNSPD qui le précèdent. Sur la base de ce mécanisme, la réponse spectrale de chaque SNSPD du réseau pourrait être conçue de manière flexible, prenant en charge la fonction d'un spectromètre reconstructif à comptage de photons. Lors de la mesure, tous les photons seraient absorbés dans le réseau SNSPD sans aucune perte de photons en principe.

L'équipe de recherche a fabriqué un prototype et démontré le mécanisme de modulation de la réponse spectrale SNSPD dans le schéma proposé, basé sur l'effet d'absorption en cascade du réseau SNSPD. Les résultats de l’expérience ont montré que le prototype permettait de mesurer et de reconstruire le spectre lumineux à un niveau de photon unique. La résolution spectrale de la mesure est de 0,4 nm dans la plage de longueurs d'onde de 1 495 à 1 515 nm.

Ce travail proposait un spectromètre reconstructif à comptage de photons combinant un réseau Roland sur puce et un réseau SNSPD. Il peut mesurer et reconstruire le spectre d’une lumière faible au niveau d’un photon unique avec en principe une utilisation élevée des photons. Un prototype de dispositif a été conçu et fabriqué pour démontrer le principe du système, montrant que les réponses spectrales des SNSPD sont déterminées par leurs modèles et l'effet d'absorption en cascade du réseau de SNSPD.

Les résultats de l’expérience ont montré que le prototype prenait en charge la mesure spectrale et les reconstructions. La résolution spectrale est de 0,4 nm dans la plage de longueurs d'onde de 1 495 à 1 515 nm. Cette recherche offre une manière intéressante et prometteuse de développer un spectromètre à comptage de photons avec une utilisation élevée des photons.