Ученые Массачусетского технологического института (MIT) сообщают о создании фотодетектора, квантовый выход (эффективность преобразования фотонов в фотоэлектроны) которого на длине волны 1550 нм составляет 57%. Для сравнения, квантовый выход коммерчески доступных фотодиодов для этой длины волны, активно используемой в оптических коммуникациях, составляет обычно лишь около 20%.
Особенно достижению ученых MIT должны будут обрадоваться люди, специализирующиеся на космической связи – более высокая эффективность фотодетекторов означает более высокую пропускную способность, так как для работы алгоритмов коррекции ошибок можно кодировать меньшее количество избыточной информации. В MIT полагают, что в скором будущем цветная видеосвязь космических станций, в том числе удаленных (например, марсианских зондов) с землей не будет составлять никаких проблем. Кроме того, высокая эффективность означает высокую чувствительность датчиков, способных работать в режиме счета единичных фотонов.
Для увеличения эффективности фотодетектора в его конструкцию было добавлено антибликовое покрытие, снижающее отражение света от поверхности датчика и «фотонная ловушка», представляющая собой оптический резонатор и калиброванный зазор между стеклом и проводящей зеркальной поверхностью (металла). Детектирование (преобразование фотона в электрон) происходит на микроскопическом зеркале, которое охлаждается до гелиевых температур, металл становится сверхпроводящим и становится возможным обнаруживать поглощение единичных фотонов. Если же фотон не поглощается при первом же контакте с зеркалом, он возвращается в резонатор и какое-то время отражается от его стенок, до тех пор, пока не покинет его или не будет поглощен детектором.
Такой фотодетектор также может быть использован в системах квантовой криптографии или биомедицинских сенсорах.
В разработке детектора также принимали участие ученые из RLE (Research Laboratory of Electronics), лаборатории им. Линкольна (Lincoln Laboratory) и Московского Государственного Педагогического Университета. О результатах своей работы группа ученых сообщила в январском выпуске журнала Optics Express. Сейчас исследователи ведут работы в направлении увеличения эффективности детектора.