EP1909080A1

Ultrasensitive optical detector having a high temporal resolution and using a grating.

Abstract

Ce détecteur est destiné à détecter au moins un photon et comprend un substrat diélectrique (30), d'indice nO; un élément de détection (32) formant un serpentin, placé sur le substrat et engendrant un signal à partir de l'énergie du ou des photons ; un réseau diélectrique, formé de lignes d'indice nH, alternant avec des lignes d'indice nB, avec nH>nO et nH>nB, le réseau étant placé au-dessus de l'élément de détection, l'ensemble réseau-élément présentant une résonance d'absorption sous une incidence donnée et pour une polarisation donnée ; et un superstrat (40) ayant un indice de réfraction ni, ce superstrat étant placé au-dessus du réseau diélectrique unidimensionnel, nII étant en outre supérieur à ni.

EP1909080A1, drawing sheet 1
Sheet 1 of 6

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14 claims: 2 independent, 12 dependent

  1. 1
    Détecteur optique, destiné à détecter au moins un photon, ce détecteur comprenant :- un substrat diélectrique (30), ayant un indice de réfraction n o , et - un élément de détection (32) formant un serpentin, l'élément de détection étant placé sur le substrat diélectrique et prévu pour engendrer un signal électrique à partir de l'énergie du ou des photons reçus, ce détecteur optique étant caractérisé en ce qu' il comprend en outre - un réseau diélectrique unidimensionnel (34, 62), comportant des lignes parallèles, à savoir des premières lignes (36, 64, 66) qui sont faites d'un premier matériau diélectrique ayant un indice de réfraction n H , et des deuxièmes lignes (38) qui alternent avec les premières lignes et qui sont faites d'un milieu diélectrique ayant un indice de réfraction n B , le réseau diélectrique unidimensionnel étant placé au-dessus de l'élément de détection, l'ensemble constitué par le réseau diélectrique unidimensionnel et l'élément de détection présentant une résonance d'absorption du ou des photons, sous une incidence donnée et pour une polarisation donnée de ce ou ces photons, n H étant supérieur à n o et à n B , et - un superstrat (40) ayant un indice de réfraction ni, ce superstrat étant placé au-dessus du réseau diélectrique unidimensionnel, n H étant en outre supérieur à ni.
  2. 2
    Détecteur optique selon la revendication 1, dans lequel l'incidence donnée est une incidence normale.
  3. 3
    Détecteur optique selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel le superstrat est un gaz, notamment l'air, un liquide, un solide ou le vide.
  4. 4
    Détecteur optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le pas A du réseau diélectrique unidimensionnel (34) est inférieur à λ o /n o , où λ o représente la longueur d'onde dans le vide du ou des photons, et le couple (w r /Λ, d) est choisi pour conduire à la résonance d'absorption, où w r représente la largeur des premières lignes (36) du réseau diélectrique unidimensionnel et d représente l'épaisseur de ce réseau diélectrique unidimensionnel (34), et A est en outre inférieur à λ o /n i .
  5. 5
    Détecteur optique selon l'une quelconques des revendication 1 à 4, dans lequel la différence n H -n B est supérieure à 1.
  6. 6
    Détecteur optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel l'élément de détection (32) est fait d'un matériau supraconducteur.
  7. 7
    Détecteur optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le serpentin comporte des lignes (44) parallèles, reliées les unes aux autres, et chaque ligne (44) du serpentin est disposée en regard de l'une des lignes (36, 38) du réseau diélectrique unidimensionnel.
  8. 8
    Détecteur optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le serpentin comporte des lignes (44) parallèles, reliées les unes aux autres, et chaque ligne (44) du serpentin est disposée en regard de l'une des premières lignes (36) du réseau diélectrique unidimensionnel.
  9. 9
    Détecteur optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le serpentin comporte des lignes (44) parallèles, reliées les unes aux autres, et les lignes (44) du serpentin et les premières lignes (36) du réseau diélectrique unidimensionnel ont la même largeur et forment des ensembles périodiques ayant la même période.
  10. 10
    Détecteur optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 et 5 à 8, dans lequel les premières lignes (64, 66) du réseau diélectrique unidimensionnel (62) ont des largeurs différentes w rL et w rs et les premières lignes (64) dont la largeur vaut w rL alternent avec les premières lignes (66) dont la largeur vaut w rS .
  11. 11
    Détecteur optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel les deuxièmes lignes (38) du réseau diélectrique unidimensionnel ont des largeurs différentes.
  12. 12
    Détecteur optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, comprenant en outre une couche intermédiaire (60) qui est faite d'un matériau diélectrique ayant un indice de réfraction n supérieur à n B et qui est placée entre l'élément de détection (32) et le réseau diélectrique unidimensionnel (34).
  13. 13
    Détecteur optique, destiné à détecter un ou des photons, ce détecteur optique comprenant un séparateur de polarisation (68) comportant une voie d'entrée (70), destinée à recevoir le ou les photons, et deux voies de sortie (74,76) qui sont respectivement reliées à deux détecteurs optiques (78, 80) selon l'une quelconque des revendications 1 à 12.
  14. 14
    Détecteur optique comprenant une matrice de détecteurs optiques selon l'une quelconque des revendications 1 à 13.
Independent claims14