用于單光子探測(cè)系統(tǒng)中光纖和超導(dǎo)薄膜對(duì)光的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于單光子探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于單光子探測(cè)系統(tǒng)中將光纖和超導(dǎo)薄膜進(jìn)行對(duì)光的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]單光子探測(cè)器是對(duì)光子等單量子物質(zhì)極為敏感的一種裝置，在高分辨率的光譜測(cè)量、非破壞性物質(zhì)分析、高速現(xiàn)象檢測(cè)、精密分析、大氣測(cè)污、生物發(fā)光、放射探測(cè)、高能物理、天文測(cè)光、光時(shí)域反射(OTDR)、量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)(QKD)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。由于這類(lèi)探測(cè)器都是工作在低于IK的溫區(qū)內(nèi)，對(duì)比普通的半導(dǎo)體光子探測(cè)器(如光電倍增管及雪崩光電二極管)而言，它們以其獨(dú)有的高探測(cè)靈敏度，低背景噪聲，低暗記數(shù)率以及較快的信號(hào)響應(yīng)速度等特點(diǎn)成為了光子探測(cè)器中的佼佼者。
[0003]近年來(lái)，一種基于超導(dǎo)臨界狀態(tài)轉(zhuǎn)換的超導(dǎo)邊界轉(zhuǎn)變傳感器(Transit1n-EdgeSensors, TES)得到飛速發(fā)展，其原理是，當(dāng)光子照射到通有一定電流的超導(dǎo)薄膜上時(shí)，光子被薄膜吸收所產(chǎn)生熱量使局部溫度升高到超導(dǎo)臨界溫度，從而形成局部非超導(dǎo)態(tài)，這一非超導(dǎo)區(qū)的存在會(huì)明顯改變回路電阻，從而產(chǎn)生一個(gè)可探測(cè)的電流變化，通過(guò)這一變化電流的測(cè)量實(shí)現(xiàn)單光子探測(cè)的目的。
[0004]為了使光子準(zhǔn)確的落入到超導(dǎo)薄膜的感光處，通常需要將用于傳導(dǎo)光子的光纖對(duì)準(zhǔn)超導(dǎo)薄膜的感光處，然后將二者粘接固定。傳統(tǒng)的粘接方式主要是通過(guò)一根很細(xì)的探針將紫外固化膠等液體膠水滴落到對(duì)位好的光纖與超導(dǎo)薄膜的感光處之間，然后等待液體膠水自然固化或者用紫外燈照射使其加速固化。由于超導(dǎo)薄膜和光纖的尺寸都非常小，紫外固化膠等膠水液滴由于滴落過(guò)程中的分布不均勻等原因很容易在此對(duì)光過(guò)程中造成光纖移位，使粘接后的光纖與超導(dǎo)薄膜的感光處錯(cuò)位，從而造成對(duì)光失敗。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的是解決上述問(wèn)題，提供一種粘接效果好，不易使光纖錯(cuò)位且操作方便的對(duì)光裝置。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種用于單光子探測(cè)系統(tǒng)中光纖和超導(dǎo)薄膜對(duì)光的裝置，包括用于放置超導(dǎo)薄膜的載物臺(tái)，靠近載物臺(tái)設(shè)置的位移平臺(tái)，位移平臺(tái)設(shè)置有可開(kāi)合的機(jī)械手，機(jī)械手用于夾緊光纖，還包括與位移平臺(tái)機(jī)械手相連的對(duì)光機(jī)構(gòu)，所述對(duì)光機(jī)構(gòu)包括可縱向開(kāi)合的套管，套管的內(nèi)壁覆蓋有石蠟，光纖穿設(shè)于套管內(nèi)并被石蠟包裹；通過(guò)熔化的石蠟自然下降再凝固從而將光纖粘接在超導(dǎo)薄膜上。
[0007]本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型所提供的用于單光子探測(cè)系統(tǒng)中光纖和超導(dǎo)薄膜對(duì)光的裝置，將光纖和超導(dǎo)薄膜進(jìn)行對(duì)位，然后把石蠟加熱到熔點(diǎn)熔化，熔化了的石蠟順著光纖滑落到超導(dǎo)薄膜上凝固從而將光纖粘接到超導(dǎo)薄膜上，由于石蠟是順著光纖自然均勻的滑落，光纖受力均勻，在此過(guò)程中不會(huì)發(fā)生偏移錯(cuò)位，粘接好后打開(kāi)套管可快速將光纖取出。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1是本實(shí)用新型對(duì)光裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖2是本實(shí)用新型對(duì)光機(jī)構(gòu)的示意圖。
[0010]附圖標(biāo)記說(shuō)明:1、載物臺(tái)；2、位移平臺(tái)；21、機(jī)械手；3、對(duì)光機(jī)構(gòu)；31、套管；32、石蠟；33、加熱單元；4、顯微鏡。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說(shuō)明:
[0012]第一部分:對(duì)光裝置的實(shí)施例
[0013]如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型的用于單光子探測(cè)系統(tǒng)中光纖和超導(dǎo)薄膜對(duì)光的裝置，包括用于放置超導(dǎo)薄膜的載物臺(tái)1，靠近載物臺(tái)I設(shè)置的位移平臺(tái)2，位移平臺(tái)2設(shè)置有可開(kāi)合的機(jī)械手21，機(jī)械手21用于夾緊光纖，還包括與位移平臺(tái)2機(jī)械手21相連的對(duì)光機(jī)構(gòu)3，對(duì)光機(jī)構(gòu)3包括套管31，套管31為高導(dǎo)熱性的導(dǎo)熱材料制成，套管31的內(nèi)壁均勻覆蓋有一層石蠟32，形成環(huán)狀的石蠟層；光纖穿設(shè)于套管31內(nèi)并被石蠟32包裹；石蠟32可在加熱到熔點(diǎn)時(shí)熔化并順著光纖滑落到超導(dǎo)薄膜上凝固從而將光纖粘接到超導(dǎo)薄膜上。在該實(shí)施例中，圖中套管31為圓筒狀，但是，任何形狀的套管31都可以用在本實(shí)用新型的對(duì)光裝置中，例如外部呈立方體，內(nèi)部具有圓形通孔的結(jié)構(gòu)。
[0014]由于粘接過(guò)后的光纖一端與超導(dǎo)薄膜相連，另一端與光纖耦合器轉(zhuǎn)接頭相連，光纖不能從頭尾直接取出，為了方便光纖的取放，套管31設(shè)為可縱向開(kāi)合的結(jié)構(gòu)，具體的可由兩個(gè)半圓狀的弧片鉸接而成，機(jī)械手21的終端可優(yōu)選為能夠開(kāi)合的夾子，通過(guò)打開(kāi)機(jī)械手21可以將套管31取放，然后在打開(kāi)套管31將光纖取放。
[0015]在本實(shí)施例中，所述機(jī)械手21與位移平臺(tái)2的輸出端相連，位移平臺(tái)2可采用五軸裝置平臺(tái)，該五軸裝置平臺(tái)的五個(gè)自由度可以將機(jī)械手21上的對(duì)光機(jī)構(gòu)3相對(duì)于載物臺(tái)I精確定位，通過(guò)五個(gè)差動(dòng)調(diào)節(jié)器可以實(shí)現(xiàn)方位對(duì)準(zhǔn)。粗調(diào)是通過(guò)0.5毫米節(jié)距的絲桿實(shí)現(xiàn)的，微調(diào)是通過(guò)差動(dòng)機(jī)制實(shí)現(xiàn)的，每轉(zhuǎn)移動(dòng)量為50微米，行程300微米。
[0016]對(duì)光機(jī)構(gòu)3還包括控制器、加熱單元33，加熱單元33設(shè)于套管31的外壁，控制器與加熱單元33電連接，用于控制加熱單元33工作；更具體的，組成套管31的兩個(gè)弧片上均與加熱單元33的發(fā)熱端相連，且加熱單元33的發(fā)熱端盡可能的覆蓋住整個(gè)弧片，從而加熱時(shí)使石蠟32受熱均勻，從而均勻的熔化。具體實(shí)施時(shí)，也可通過(guò)強(qiáng)光照射套管31從而使石蠟32升溫熔化。
[0017]在本實(shí)施例中，對(duì)光機(jī)構(gòu)3還包括溫度傳感器，溫度傳感器設(shè)于套管31的外壁，用于檢測(cè)套管31的溫度，溫度傳感器與控制器電連接，用于向控制器反饋套管31溫度，從而使加熱單元33的溫度不會(huì)過(guò)高導(dǎo)致光纖的涂層被破壞。
[0018]為了方便對(duì)光機(jī)構(gòu)3和超導(dǎo)薄膜的對(duì)位，對(duì)光裝置還包括顯微鏡4以及為顯微鏡4提供照明的照明機(jī)構(gòu)，所述顯微鏡4和照明機(jī)構(gòu)均通過(guò)可在XYZ軸方向自由移動(dòng)的支架固定，由于支架結(jié)構(gòu)均屬于現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。
[0019]在本實(shí)施例中，為了便于觀(guān)察光纖和超導(dǎo)薄膜的對(duì)位情況，光纖的一端可以與連續(xù)紅光光源相連，模擬單光子的入射位置，并設(shè)置與顯微鏡4相連的顯示單元，用于顯示顯微鏡4所觀(guān)察的圖像。
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