Développement de détecteurs de photons uniques

Développement de détecteurs de photons uniques supraconducteurs à haut
rendement
Contact : Valery ZWILLER DSM/INAC/SP2M [email protected] 04 38 78 34 95
Stage pouvant se poursuivre en thèse : Oui
Résumé :
Ce projet vise à développer la deuxième génération de détecteurs de photons uniques à base de nanofils supraconducteurs. La première génération,
déjà commercialisée par une start-up, permet une détection efficace dans la gamme 1310 - 1550 nm. La structure actuelle souffre de deux limitations
majeures. Tout d'abord, la détection de photons aux longueurs d'onde visible ou proche UV n'est pas possible. Par ailleurs, leur rendement est
intrinsèquement limité même une fois refroidis. Pour améliorer l'efficacité, il faut augmenter le couplage entre les photons incidents et la couche de
détection. Le but de ce projet est donc de développer de nouveaux détecteurs à base de guides d'onde photonique en AlN. Ce matériau garantira de
très faibles pertes, même dans le visible et le proche UV. La cavité permettra de confiner les photons incidents, et ainsi augmenter le rendement.
Sujet détaillé :
Ce projet vise a développer la deuxième génération de détecteurs de photons uniques à base de nanofils supraconducteurs. La première génération a
été développée a Delft, Pays-Bas (http://zwillerlab.tudelft.nl). Ces dispositifs sont à présent commercialisés par la start-up Single Quantum
(http://www.singlequantum.com) ; leur gamme de détection est comprise entre 1310 et 1550 nm. Ils sont fabriqués à partir d'une fine couche de NbTiN
supraconducteur déposée sur un substrat SiO2/Si.
Cette structure souffre de deux limitations majeures. Tout d'abord, comme le silicium absorbe les photons de longueur d'onde inférieure à 1,1 µm, la
détection de photons aux longueurs d'onde visible ou proche UV n'est pas possible. Par ailleurs, leur rendement est limité à 40 %, même une fois
refroidis autour de 2 K, à cause du design même de la structure. Pour augmenter leur rendement, il faut augmenter le couplage entre les photons
incidents et la couche de NbTiN.
Le but de ce projet est donc de développer des détecteurs à base de guides d'onde photonique en AlN. Ce matériau garantira de très faibles pertes,
même dans le visible et le proche UV. La cavité permettra de confiner les photons incidents, et ainsi augmenter le rendement.
Le candidat sera chargé de :
Fabriquer des détecteurs supraconducteurs à base de guide d'onde en AlN
Modéliser et implémenter une solution innovante pour coupler efficacement une fibre optique et un guide d'onde, qui devra être robuste même à basse
température.
Compétences requises :
Le candidat devra faire preuve de motivation pour la fabrication en salle blanche. Master 2 ou école d'ingénieur en physique. Une première expérience
en salle blanche ou en photonique serait appréciée.