Brevet FR2812455A1 — publié le 20020201

DETECTEUR DE PHOTON UNIQUE SUPRACONDUCTEUR La présente invention concerne d'une manière générale les photodétecteurs et plus particulièrement les détecteurs de photon unique. Un photodétecteur est un dispositif qui délivre un signal de sortie de tension électrique ou de courant électrique lorsque de la lumière arrive de manière incidente sur celui-ci. Il existe deux types de base de photodétecteurs: les détecteurs linéaires et les détecteurs quantiques. Les détecteurs linéaires délivrent un signal de sortie qui est une fonction linéaire de l'intensité ou de la puissance optique moyenne de la lumière incidente. Les détecteurs quantiques délivrent un signal de sortie après la détection de photons de la lumière incidente. Un détecteur de photon unique est un détecteur quantique qui est capable de détecter un photon incident à la fois. Les détecteurs de photon unique qui sont disponibles dans le commerce détectent des photons dans les régions optiques de longueurs d'onde visibles et plus courtes du spectre électromagnétique. Ces détecteurs qui sont disponibles dans le commerce comprennent des photodiodes à avalanche au silicium (Si APD), tel que le numéro de pièce C30954 de chez EG&G Optoelectronics. Un Si APD classique possède un facteur de réponse de 70 A/W (amp/watt) pour des photons de longueur d'onde de 900 nm, qui tombe à 36 A/W pour des photons de longueur d'onde de 1064 nm. Les Si APD qui sont disponibles aujourd'hui ne sont pas assez sensibles pour détecter des photons de longueur d'onde supérieure à 1100 nm. Les caractéristiques des photodétecteurs à électrons chauds (HEP) qui sont fabriqués à partir de films de NbN (nitrure de niobium) supraconducteurs sont abordés dans K.S Il'in, I.I. Milostnaya, A.A. Verevkin, G.N. Gol'tsman, E.M. Gershenzon, et Roman Sobolewski, "Ultimate Quantum Efficiency Of A Superconducting Hot- Electron Photodetector", Applied Physics Letters Vol. 73, No. 26 (18 Décembre 1998), pages 3938-3940 et dans K.S. Il'in, M. Lindgren, M. Currie, A.D. Semenov, G.N. Gol'tsman, Roman Sobolewski, S.I. Chereduichenko, et E.M. Gershenzon, "Picosecond Hot-Electron Energy Relaxation in NbN Superconducting Photodetectors", Applied Physics Letters Vol. 76, No. 19 (8 Mai 2000), pages 2752-2754. Les deux publications sont incorporées ici à titre de référence. Certains auteurs des articles mentionnés ci-dessus sont également inventeurs de l'exposé de cette invention. Tandis que le premier article suggère que "les NbN HEP devraient être capable de détecter un quanta unique du rayonnement infrarouge lointain et de faire jeu égal en tant que détecteurs de photon unique avec les dispositifs SIS à effet tunnel" (Applied Physics Letters, Vol. 73, No. 26 page 3940), il n'existe pas d'autre exposé pertinent. Le second article aborde les temps de réponse intrinsèques de l'effet des électrons chauds dans les NbN HEP, qui s'applique à la fois aux photodétecteurs NbN linéaires et quantiques. La présente invention aborde la limitation décrite ci-dessus des photodétecteurs de l'art antérieur en proposant un détecteur de photon unique à résolution temporelle possédant une bonne efficacité quantique pour les photons situés dans les longueurs d'ondes qui vont de la région spectrale visible à la région spectrale de l'infrarouge lointain. Dans un mode de réalisation, le détecteur de photon unique comprend une bande de matériau supraconducteur. Le supraconducteur est polarisé avec du courant électrique qui est proche du courant critique du supraconducteur. Le supraconducteur fournit un signal d'impulsion de sortie perceptible après l'absorption d'un seul photon incident. Dans un mode de réalisation, le supraconducteur est une bande étroite de film de NbN. Dans un autre mode de réalisation, le supraconducteur possède une forme sinueuse pour augmenter sa zone de surface et donc également la probabilité d'absorber un photon à partir d'une source de lumière. Le détecteur de photon de la présente invention peut être utilisé dans diverses applications parmi lesquelles les communications en espace libre et par satellites, les communications quantiques, la cryptographie quantique, la luminescence faible et les tests de dispositifs à semiconducteur. La figure lA représente un schéma de principe d'un compteur de photons utilisant le détecteur de photon unique supraconducteur (SSPD) de la présente invention. La figure lB représente une vue en plan d'un SSPD. La figure 1C représente une vue en plan d'un SSPD ayant une forme sinueuse. Les figures 2A à 2D illustrent de manière graphique le processus physique dont les inventeurs pensent qu'il donne naissance à une tension qui se développe aux bornes d'un SSPD après l'absorption d'un photon unique. Les figures 3A à 3L représentent des vues en coupe transversale d'un SSPD en cours de fabrication. La figure 4A représente un schéma de principe d'un appareil comprenant le SSPD de la présente invention. La figure 4B représente de plus amples détails de la disposition de polarisation pour un SSPD représenté sur la figure 4A. La figure 4C représente un enregistrement graphique courant-tension (I-V) classique pour un SSPD à 4,2 Kelvin. La figure 5 représente des enregistrements graphiques de la probabilité de détecter une impulsion de sortie à partir d'un SSPD en fonction soit de l'énergie de la lumière incidente par impulsion soit, de manière équivalente, du nombre de photons par dispositif, par impulsion en utilisant l'appareil représenté sur la figure 4A. Les figures 6A et 6B représentent des formes d'onde d'un signal de sortie classique d'un SSPD utilisé dans l'appareil représenté sur la figure 4A. La figure 7 représente des traces oscilloscopiques de signaux de sortie d'un SSPD utilisé dans l'appareil représenté sur la figure 4A. Les figures 8A à 8C représentent des diagrammes schématiques de diverses dispositions pour coupler de la lumière à un SSPD. L'utilisation du même symbole de référence dans différentes figures indique les mêmes éléments ou des éléments identiques. En outre, les figures dans cet exposé sont des représentations schématiques et non des représentations à l'échelle. La figure 1A représente un schéma de principe d'un compteur de photons 10 comprenant un détecteur de photon unique supraconducteur (SSPD) selon un mode de réalisation de la présente invention. En faisant référence à la figure lA, un SSPD 12 détecte des photons 16 émis par une source de lumière 11, le SSPD comprenant l'optique adéquate (non représentée). Il faut bien comprendre que la source de lumière 11 ne constitue pas nécessairement une partie du compteur de photons 10 et est, par exemple, un transistor qui émet des photons lorsqu'il est commuté. Après absorption d'un photon incident, le SSPD 12 génère en réponse un signal d'impulsion de sortie électrique qui est amplifié par l'amplificateur associé 13. Chaque signal d'impulsion de sortie est enregistré puis compté par un système de saisie des données (DAQ) 14 (par exemple, un ordinateur équipé des circuits d'interfaces et du logiciel adéquats). Dans un mode de réalisation, le SSPD 12 est une bande étroite et mince d'un matériau supraconducteur qui est électriquement polarisé pour délivrer un signal d'impulsion de sortie après l'absorption d'un photon incident unique. Comme cela est représenté sur la vue en plan de la figure lB, le SSPD 12, dans cet exemple, est une bande étroite de film de NbN (nitrure de niobium) ayant une largeur Dl d'à peu près 200 nm, une longueur D2 d'à peu près 1 pm, et une épaisseur d'à peu près 5 nm. Une source de polarisation à courant continu (DC) (non représentée) délivre un courant de polarisation au SSPD 12 par l'intermédiaire de plages de contact en or 42. Le SSPD 12 et les plages de contact 42 sont disposés de manière conventionnelle sur un substrat; les substrats adéquats comprennent du saphir et du quartz pour des applications dans la lumière infrarouge et la lumière visible. Du silicone peut également être utilisé en tant que substrat, par exemple pour des applications dans l'infrarouge. Le SSPD 12, de manière classique, mais pas nécessairement, fait face à la source de lumière 11. En l'absence de photons incidents et tandis que le SSPD 12 est refroidi de manière conventionnelle jusqu'à un état supraconducteur, la tension aux bornes du SSPD 12 est égale à zéro en raison du fait que le SSPD est un supraconducteur et qu'il possède donc une résistance égale à zéro lorsqu'il se trouve dans l'état supraconducteur. Un photon incident sur le SSPD 12 commute ce dernier dans l'état résistif, développant par là même une chute de tension aux bornes du SSPD 12 détectée par le DAQ 14. Comme on le sait bien, un supraconducteur, tel que le SSPD 12, reste dans un état supraconducteur uniquement pendant que la quantité de courant qui est acheminée par le supraconducteur, que la température du supraconducteur et que le champ magnétique externe entourant le supraconducteur sont maintenus en-dessous de certaines valeurs appelées valeurs critiques. Les valeurs critiques (par exemple, le courant critique, la température critique et le champ magnétique critique) sont caractéristiques du matériau supraconducteur et de ses dimensions. Pour maintenir un SSPD dans l'état supraconducteur en l'absence de photons incidents, le SSPD 12 est maintenu à une température en-dessous de 10 Kelvin (la température critique approximative d'un film de NbN mince) telle que 4,2 Kelvin et exposé au champ magnétique terrestre ambiant comme cela est conventionnel avec les supraconducteurs. Le courant de polarisation aux bornes du SSPD 12 est réglé juste en- dessous du courant critique pour augmenter sa sensibilité, permettant ainsi la détection de photon unique. Le courant critique du SSPD 12 est déterminé de manière expérimentale en maintenant le SSPD 12 bien en- dessous de sa température critique et de son champ magnétique critique et en augmentant ensuite la quantité de courant circulant à travers du SSPD 12 jusqu'à ce qu'il passe d'un état supraconducteur (résistance égale à zéro) à un état résistif (présence de résistance). Les figures 2A à 2D illustrent de manière graphique le processus physique dont les inventeurs pensent qu'il donne naissance à l'impulsion de tension qui se développe aux bornes du SSPD 12 après l'absorption d'un photon unique. Cependant, comprendre cela n'est pas nécessaire pour fabriquer ou utiliser un SSPD. Les flèches en trait interrompu sur les figures 2A à 2D représentent de manière schématique le flux du courant de polarisation aux bornes du SSPD 12. En faisant référence à la figure 2A, un photon incident sur le SSPD 12 crée un point chaud 21, une région o la température des électrons est beaucoup plus élevée que la température ambiante du SSPD 12. Le diamètre du point chaud 21 dépend directement de l'énergie du photon incident. En l'espace de quelques picosecondes, le point chaud 21 se diffuse davantage à travers le SSPD 12 et devient un point chaud 22 plus grand (figure 2B). Le point chaud 22 définit une région dans le SSPD 12 qui n'est plus supraconductrice. En raison du fait que le point chaud 22 est une région résistive, le courant de polarisation est contraint de circuler autour du point chaud 22 et à l'intérieur des régions situées entre le point chaud 22 et les bords du SSPD 12 qui sont toujours supraconductrices. Cela fait passer la densité du courant dans les régions qui sont toujours supraconductrices au-dessus de la densité du courant critique, détruisant ainsi la supraconductivité et créant des régions résistives 24 (également connues sous le nom de fentes centrales de phase) (figure 2C). Ainsi, une région résistive 25 (figure 2D) se forme au travers de toute la largeur du SSPD 12. Le courant de polarisation circulant à travers la région résistive 25 développe un signal de tension aux bornes du SSPD. Suite à la formation de régions de point chaud (c'est-à-dire résistives), a lieu le processus de refroidissement associé à la diffusion d'électrons en dehors des régions du point chaud et à la réduction simultanée de la température des électrons par le biais du mécanisme de relaxation d'énergie des interactions électron-phonon. Le processus de refroidissement dure quelques dizaines de picosecondes et a pour conséquence la disparition automatique du point chaud (et de la région résistive 25) et le rétablissement d'un chemin supraconducteur au travers du SSPD 12. La formation du point chaud et le processus de "guérison" a pour conséquence la formation d'un signal de tension de sortie ayant une forme d'impulsion de largeur intrinsèque d'à peu près 30 ps. La largeur de l'impulsion de tension est déterminé par les spécificités du matériau conducteur et par l'énergie du photon incident. En raison du fait que l'impulsion de sortie ne dure que quelques dizaines de picosecondes, le SSPD 12 (et d'autres SSPD selon l'exposé de la présente invention) peut résoudre temporellement l'énergie d'un photon incident, et peut distinguer des photons arrivant à une cadence très élevée (par exemple, au-dessus de 109 photons par seconde). En faisant référence à nouveau à la figure lB, la dimension Dl du SSPD 12 est, dans un mode de réalisation, d'à peu près 200 nm. Si la dimension Dl est bien plus large que 200 nm, une région résistive détectable 25 (figure 2D) est susceptible de ne pas se former puisque le courant de polarisation est susceptible de rester supraconducteur à tout moment et d'être capable de circuler autour du point chaud résultant sans dépasser la densité du courant autour du point chaud. La dimension Dl peut être augmentée pour la détection de photons de très haute énergie (par exemple, ultraviolets). Pour détecter des photons de la région spectrale du rouge à l'infrarouge court, une dimension Dl de 200 nm est adéquate pour un NbN SSPD. La longueur de la section étroite, la dimension D2, est de 1 pm dans un mode de réalisation. La longueur de la section étroite n'affecte pas le processus physique qui donne naissance à l'impulsion de tension de sortie, mais par contre, elle modifie la zone de surface et donc l'efficacité quantique globale du SSPD 12. L'épaisseur de la section étroite est d'à peu près 5 nm dans un mode de réalisation. L'épaisseur d'un SSPD affecte directement les processus de thermalisation et de relaxation de l'électron chaud, qui sont responsables de la "guérison" des points chauds. Bien entendu, les dimensions et les valeurs critiques proposées ici sont spécifiques aux exemples décrits (qui sont conçus pour détecter des photons de la région spectrale du rouge et de l'infrarouge court) et peuvent être modifiées selon les niveaux d'énergie des photons en question et selon le matériau supraconducteur utilisé. Par exemple, les dimensions du SSPD 12 peuvent être modifiées pour détecter des photons ayant des longueurs d'onde dans les régions spectrales de l'ultraviolet, du visible ou de l'infrarouge lointain. D'une manière générale, toute bande étroite et mince de matériau supraconducteur peut être utilisée en tant que SSPD selon l'exposé de la présente invention. D'autres supraconducteurs métalliques (les dénommés supraconducteurs à basse température), tels que le Nb (niobium), le Pb (plomb) ou le Sn (étain) peuvent être fabriqués avec une dimension Dl quelque peu plus large pour détecter des photons des régions spectrales du rouge et de l'infrarouge court. Cependant, ces autres supraconducteurs ont un pouvoir de résolution dans le temps qui est inférieur à celui du NbN en raison de leur réponse de tension de il sortie qui est significativement plus longue (dans la plage des nanosecondes et même des microsecondes), ce qui est dû à leur processus de relaxation des électrons chauds qui est lent. Il est prévu que les supraconducteurs à haute température découverts récemment, tel que le Y-Ba-Cu-O (yttrium - baryum - composé d'oxyde de cuivre), vont nécessiter une dimension Dl de l'ordre d'à peu près 10 nm à 100 nm et vont avoir un temps de réponse de l'ordre d'à peu près 1 ps. La figure 1C représente une vue en plan d'un détecteur de photon unique supraconducteur 101 (SSPD 101) du même type que le SSPD 12. Le SSPD 101 a une forme sinueuse pour maximiser sa zone de surface supérieure et pour augmenter ainsi sa probabilité de recevoir un photon incident à partir d'une source lumineuse. Dans un exemple, le SSPD 101 est un film de NbN continu ayant une largeur D5 d'à peu près 0,2 pm, une longueur de dispositif d'à peu près 3 pm et une épaisseur d'à peu près 5 nm. D'autres formes sinueuses (par exemple, une forme en zigzag) peuvent être également utilisées. Les figures 3A à 3L représentent des vues en coupe transversale d'un détecteur de photon unique supraconducteur, tel que le SSPD 12, étant fabriqué selon un mode de réalisation. Les étapes qui sont bien connues mais qui ne sont pas indispensables à la compréhension du processus de fabrication ont été omises. En outre, tandis que des paramètre du processus de fabrication spécifiques sont fournis, d'autres modes de réalisation ne sont pas si limités que cela en raison du fait qu'un homme du métier ordinaire peut utiliser d'autres processus de fabrication pour fabriquer un SSPD. En faisant référence à la figure 3A, un film de NbN 32 de 5 nm d'épaisseur est déposé sur un substrat 31 par pulvérisation cathodique magnétron réactive. Le processus de pulvérisation cathodique magnétron réactive est réalisé en utilisant un système de pulvérisation LH Z-400 du type proposé par Leybold- Herauss en Allemagne paramétré de la manière suivante: la pression résiduelle est de 1,3x10-6 mbar; la température du substrat est de 900 C; la pression de N2 partielle est de 1,3x10-5 mbar la pression de Ar partielle est de 1,3x10-3 mbar; la tension de décharge est de 260 V le courant de décharge est de 300 mA Le substrat 31 est, par exemple, un substrat de saphir d'une épaisseur de 350 pm qui est poli sur le côté actif. D'autres substrats peuvent également être utilisés tel qu'un quartz monocristallin à coupe Z d'une épaisseur de 125 pm poli des deux côtés. Tout matériau diélectrique de grande qualité qui a de faibles pertes aux hyperfréquences et de bonnes propriétés cryogéniques peut être utilisé en tant que substrat. Les figures 3B à 3D représentent la formation des structures d'alignement sur le NbN 32 pour des étapes consécutives de photogravure et de gravure électronique. Sur la figure 3B, un masque photosensible 33 d'une épaisseur de 1,0 à 1,5 pm est formé et gravé sur le NbN 32 par photogravure classique en utilisant les paramètres suivants: le matériau photosensible est AZ 1512; la rotation s'effectue à 3000-5000 tps; la cuisson s'effectue à 90 C, pendant 30 minutes. Un aligneur KARL SUSS MA-56 est utilisé pour aligner un masque photosensible sur le NbN 32. Sur la structure qui en résulte, une couche d'or 35 d'une épaisseur de 100 nm est formée au-dessus d'une couche de titane 34 d'une épaisseur de 5 nm en utilisant un processus de métallisation à double couche (figure 3C). Une couche d'or 35 et une couche de titane 34 sont formées par évaporation sous vide à température ambiante et à une pression résiduelle de 1,5x10-5 Torr. Le masque photosensible 33 est enlevé en immergeant la structure dans de l'acétone chaud pendant à peu près 3 minutes ou plus longtemps, laissant les structures d'alignement constituées d'une couche d'or 35 et d'une couche de titane 34 (figure 3D). Les figures 3E à 3G représentent la formation de plages de contact internes sur le NbN 32. Sur la figure 3E, un masque sensible aux électrons d'une épaisseur de 400 nm est formé et gravé sur le NbN 32 par gravure électronique classique en utilisant les paramètres suivants: le matériau sensible aux électrons est le PMMA 950, 475; la rotation s'effectue à 3000 tpm; la cuisson d'effectue à 130 C, pendant 10 à 30 minutes; le courant d'exposition au faisceau d'électrons est de 30 pA; la tension d'exposition au faisceau d'électrons est de 25 kV. La longueur de la section médiane du masque sensible aux électrons 36, représenté sur les figures 3E et 3G en ce qui concerne la dimension D2 (voir également la figure lB), peut varier d'à peu près 0,15 pm jusqu'à 10 pm pour changer la longueur effective du SSPD dans un mode de réalisation. Le masque sensible aux électrons 36 est nettoyé dans un plasma d'oxygène en utilisant les paramètres suivants: la pression de 1'02 est de 10-2 Torr; la pression résiduelle est de 10-5 Torr; le courant de décharge est de 10 mA; le temps de traitement est de 15 secondes. Une couche d'or 37 d'une épaisseur de 400 nm est ensuite formée au-dessus d'une couche de chrome 38 d'une épaisseur de 3 nm en utilisant un processus de métallisation à double couche (figure 3F). La couche d'or 37 et la couche de chrome 38 sont formées par évaporation sous vide en utilisant un système d'évaporation par faisceau d'électrons LH-960 de chez Leybold-Herauss en Allemagne à température ambiante et à une pression résiduelle de 2x10-6 Torr. Le masque sensible aux électrons 36 est ensuite enlevé, laissant les plages de contact internes constituées d'une couche d'or 37 et d'une couche de chrome 38 (figure 3G). Les figures 3H à 3J représentent la formation d'un masque de dioxyde de silicium (SiO2), un masque "dur" pour les étapes de traitement par usinage ionique à venir. Sur la figure 3H, le masque sensible aux électrons 39 est formé sur le NbN 32 en utilisant un processus similaire à celui utilisé pour former un, masque sensible aux électrons 36 décrit ci-dessus. Une couche de SiO02 41 est ensuite évaporée sous vide sur la structure résultante comme représenté sur la figure 3I. Le masque sensible aux électrons 39 est enlevé, laissant un masque de Sio2 constitué d'une couche de SiO2 41 (figure 3J). Le masque de SiO2, qui est transparent aux photons, définit la largeur du SSPD. Les plages de contact externes, constituées d'une couche d'or 42 d'une épaisseur de 200 nm au-dessus d'une couche de titane 43 d'une épaisseur de 7 à 10 nm, pour coupler le NbN 32 à des équipements externes tel qu'une source de polarisation sont formées comme représenté sur la figure 3K. Les plages de contact externes sont formées en utilisant un processus similaire à celui qui est utilisé pour former une couche d'or 37 et une couche de chrome 38. Les portions de NbN 32 entre les plages de contact externes et les structures d'alignement sont ensuite ôtées par usinage par faisceau d'ions argon, définissant le dispositif SSPD (figure 3L). La figure 4A représente un schéma de principe d'un compteur d'impulsions 60 comprenant un SSPD 12. Dans le compteur d'impulsions 60, le SSPD 12 est un film de 200 nm de large, d'l pm de long et de 5 nm d'épaisseur. La source lumineuse 11 délivre des impulsions lumineuses 16 à un séparateur de faisceau 62, qui sépare la lumière pour son introduction dans un atténuateur 63 et un photodétecteur 64. Dans le compteur d'impulsions 60, la source de lumière 11 est un laser qui génère des impulsions de lumière courtes à une cadence d'à peu près 76 MHz lorsque c'est un laser infrarouge de chez Coherent Laser Group (laser MIRA) ou d'à peu près 82 MHz lorsque c'est un laser à modes synchronisés de chez Spectra-Physics (laser Tsunami). La source de lumière 11 peut également être un laser à semiconducteur GaAs modulé de 1 Hz à 3 kHz. La longueur d'onde des photons de la source de lumière 11 est d'à peu près 810 nm dans cet exemple. Dans autres expériences, la détection de photon unique a également été réalisée avec des photons ayant des longueurs d'onde allant de 500 nm à 2100 nm. L'atténuateur 63 est une série de filtres absorbants utilisés pour réduire le nombre de photons incidents sur le SSPD 12 à une moyenne de moins de un photon par impulsion. Par exemple, des filtres absorbants peuvent être ajoutés ou ôtés de l'atténuateur 63 de manière à ce que la probabilité d'avoir un photon dans chaque impulsion soit de 0,01, ce qui a pour conséquence une moyenne d'un photon toutes les 100 impulsions. Les photons passant à travers l'atténuateur 63 sont focalisés sur le SSPD 12 en utilisant un dispositif de focalisation 65. Une source de polarisation à courant continu (DC) 67 délivre un courant de polarisation au SSPD 12 par le biais d'un té de polarisation "froid" à large bande 66 (également représenté sur la figure 4B). Le signal de sortie du SSPD 12 est couplé à un amplificateur "froid" 68, par l'intermédiaire du té de polarisation 66, pour être amplifié avant d'être transmis à l'extérieur d'un cryostat 69. Le cryostat 69 est un cryostat à hélium liquide conventionnel qui maintient le SSPD 12 à une température en-dessous de sa température critique. L'amplificateur froid 68, un amplificateur de puissance cryogénique conventionnel, possède un bruit équivalent thermique (Tnoise) d'à peu près 5 Kelvin, une gamme de fréquences de 1 à 2 GHz, et un gain (Kp) de 30 dB. Le té de polarisation 66, l'amplificateur froid 68 et le SSPD 12 sont logés de manière conventionnelle dans le cryostat 69. Le signal de sortie de l'amplificateur froid 68 est amplifié davantage par un amplificateur de puissance 70 pour amplifier le signal de sortie du SSPD 12 jusqu'à un niveau détectable par un oscilloscope à balayage unique 71. L'amplificateur de puissance 70 possède une puissance de crête spécifiée d'à peu près 0,2 W, une gamme de fréquences de 0,9 à 2,1 GHz et un gain (Kp) de 32 dB. Un photodétecteur conventionnel 64 détecte les impulsions de lumière séparées à partir d'un séparateur de faisceau 62 et délivre un signal de sortie qui déclenche l'oscilloscope 71 pour lui faire intercepter le signal à partir de l'amplificateur de puissance 70. Une caméra vidéo à CCD prend une photo de l'écran de l'oscilloscope 71, qui est ensuite téléchargée vers un ordinateur 73 équipé de matériel de capture vidéo pour être analysée. Les éléments de saisie de données qui comprennent un oscilloscope 71, une caméra vidéo à CCD 72 et un ordinateur 73 sont, comme les autres éléments décrits, cités à titre d'exemple. La figure 4B représente de plus amples détails de la disposition de polarisation électrique pour le SSPD 12. Comme représenté sur la figure 4B, des lignes de transmission de 50 Ohm 402 (par exemple les lignes de transmission 402A, 402B, 402C et 402D) sont utilisées pour coupler le SSPD 12 au té de polarisation 66, à la source de polarisation continue 67 et à l'amplificateur froid 68. Le couplage entre le SSPD 12 et la ligne de transmission 402A se fait par le biais d'une connexion à grande bande passante 401, qui fait partie du logement du SSPD. Le té de polarisation 66 possède un accès continu et un accès alternatif qui sont décrits de manière schématique sur la figure 4B en tant que bobine d'inductance "L" et condensateur "C". La bobine d'inductance et le condensateur du té de polarisation 66 ne dépendent pas, de préférence, de la température. On peut également mesurer les performances d'un té de polarisation particulier 66 à des températures cryogéniques et déterminer les valeurs du composant adéquates en se basant sur la manière dont les valeurs du composant se modifient avec la température. Les valeurs du composantadéquates dans cet exemple sont 0,2 pH ou plus pour la bobine d'inductance "L" et 1000 pF ou plus pour le condensateur "C" à une température d'à peu près 4 Kelvin. Le signal de sortie de tension impulsionnel à partir du SSPD 12 est appliqué à l'accès alternatif du té de polarisation 66 et amplifié par l'amplificateur froid 68 avant d'être transmis en dehors du cryostat 69 via la ligne de transmission 402C. Le courant de polarisation à partir de la source de polarisation continue 67 est délivré au SSPD 12 par le biais de l'accès à courant continu du té de polarisation 66. La source de polarisation continue 67 possède une source de courant continu variable 403 pour délivrer un courant de polarisation, un appareil de mesure du courant 406 pour lire le courant de polarisation fourni, et un voltmètre 405 pour lire la tension aux bornes du SSPD 12. La source de polarisation continue 67 comprend également une limite de tension ajustable 407 pour limiter la tension aux bornes du SSPD 12 lorsqu'il passe dans l'état résistif. Un réglage classique pour la limite de tension 407 est d'à peu près de 3 mV à 5 mV. Le courant critique du SSPD 12 est déterminé en maintenant le SSPD 12 bien en- dessous de sa température critique en utilisant le cryostat 69 (il convient de remarquer que le champ magnétique terrestre ambiant se situe bien en-dessous du champ magnétique du SSPD 12). La source de courant continue 403 est ensuite ajustée jusqu'à que le SSPD 12 passe de l'état supraconducteur à l'état résistif. Le courant de polarisation, lu en utilisant l'appareil de mesure du courant 406, qui fait passer le SSPD 12 à l'état résistif est le courant critique. Le SSPD 12 doit normalement fonctionner avec un courant de polarisation qui se situe en-dessous du courant critique. Une gamme classique de courant de polarisation pour le SSPD 12 va de 40 à 50 pA. De préférence, le courant de polarisation est réglé le plus proche possible du courant critique sans faire passer de manière erronée le SSPD 12 dans son état résistif en l'absence d'un photon incident. La figure 4C représente un enregistrement graphique courant-tension pour le SSPD 12 classique à 4,2 Kelvin. Sur la figure 4C, l'axe vertical indique le courant de polarisation continu à travers le SSPD 12 (en pA) tel que mesuré par l'appareil de mesure du courant 406 tandis que l'axe horizontal indique la chute de tension continue aux bornes du SSPD 12 telle que mesurée par le voltmètre 405 (figure 4B). Comme indiqué sur la figure 4C, le courant critique du SSPD 12 soit d'à peu près 45pA. Tant que le courant de polarisation se situe en-dessous du courant critique, le SSPD 12 reste dans l'état supraconducteur qui est représenté par le tracé vertical commençant à 0 mV. Bien que le courant de polarisation à travers le SSPD 12 est de 40 pA, la tension aux bornes du SSPD 12 reste à 0 mV pendant que le SSPD 12 est dans l'état supraconducteur (en raison du fait que le SSPD 12 est un supraconducteur et qu'il a en conséquence une résistance égale à zéro dans l'état supraconducteur). Ainsi, le SSPD 12 reste sur le point de fonctionnement "A" dans des conditions normales. Lorsque le SSPD 12 absorbe un photon, le SSPD 12 peut devenir résistif et provoquer ainsi la chute du courant qui le traverse et l'augmentation de la tension aux bornes de celui-ci. Cela déplace le point de fonctionnement du SSPD 12 du point "A" vers un point "B" le long d'un tracé en trait interrompu appelé "Région Métastable" sur la figure 4C. Il convient de noter que les points "A" et "B" sont reliés par un tracé ininterrompu de charge 50 Ohm, qui reflète l'impédance de la ligne de transmission de Ohm présentée au SSPD 12. Le point de séparation entre la Région Métastable et la Région de Résistance Normale est le niveau de tension correspondant au courant critique multiplié par la résistance de charge 50 Ohm, ce qui fait 2,25 mV (c'est-à-dire 45 pA x 50 Q = 2,25 mV) dans l'exemple de la figure 4C. Pendant une courte période de temps (quelques dizaines de picosecondes) après l'absorption du photon, le point de fonctionnement du SSPD 12 reste sur le point "B". Par la suite, le point de fonctionnement du SSPD 12 revient au point "A". Si le courant à travers le SSPD 12 augmente assez, légèrement au-dessus de 45 pA dans l'exemple représenté sur la figure 4C, le courant de polarisation dépasse le courant critique, ce qui déplace ainsi le point de fonctionnement du SSPD 12 vers le point "C" sur le tracé appelé "Région de Résistance Normale". Pendant que le point de fonctionnement se trouve sur le point "C", la détection de photon n'est pas possible en raison du fait que le SSPD 12 reste dans l'état résistif jusqu'à ce que le courant de polarisation soit abaissé jusqu'en dessous du courant critique. Il convient de noter que la tension aux bornes du SSPD 12 sur le point "C" est limitée par le réglage de la limite de tension 407, qui est de 3 mV dans cet exemple. Comme cela va être démontré ci-après, la détection de photon unique nécessite une dépendance linéaire en ce qui concerne le nombre de photons absorbés. Pour un nombre moyen de m photons absorbés par impulsion laser, la probabilité d'absorber n photons à partir d'une impulsion donnée est: P(n)= e m)n Lorsque m"1, n P (n) =M n! Pour l'appareil représenté sur la figure 4A, m"l peut être atteint en ajustant l'atténuateur 63 de manière à ce que le nombre de photons incidents sur le SSPD 12 soit réduit à une moyenne bien inférieure à 1 par impulsion laser. A partir de ce qui suit, la probabilité d'absorber 1 photon par impulsion est: P(l)=m La probabilité d'absorber 2 photons par impulsion est: m2 P(2)=2 (Bien entendu, P(2) est la probabilité d'absorber deux photons sur le même point sur le film supraconducteur et en même temps; dans le cas contraire, les deux photons compteraient comme deux photons uniques). La probabilité d'absorber 3 photons par impulsion est: P(3)= 6 6 Ainsi, pour m"l, la probabilité de détecter un photon par impulsion est proportionnelle à m, la probabilité de détecter deux photons est proportionnelle à m2 et la probabilité de détecter 3 photons est proportionnelle à m3, et ainsi de suite. La figure 5 représente des enregistrements graphiques de la probabilité pour le SSPD 12 de produire une impulsion de tension de sortie dans une expérience. Sur la figure 5, l'axe vertical indique la probabilité pour le SSPD 12 de détecter un photon dans une impulsion lumineuse unique, en se basant sur le nombre d'impulsions lumineuses détectées par le compteur d'impulsions 60 sur une longue période de temps. L'axe horizontal inférieur indique l'énergie moyenne (en fetmojoules) de chaque impulsion lumineuse focalisée sur le SSPD 12 tandis que l'axe horizontal supérieur indique le nombre correspondant calculé de photons incidents par impulsion lumineuse, par 0,2xl pm2, ce qui correspond à la zone du SSPD 12 dans l'expérience. La valeur du courant critique, Ic, a été déterminée de manière expérimentale et se situe aux alentours de 45 pA. Le tracé 501 correspond à un SSPD 12 qui a été polarisé à 0,95 Ic (c'està-dire 95 % du courant critique). Le tracé 501 représente la dépendance linéaire de la probabilité de détection avec le nombre moyen de photons par impulsion, indiquant la détection de photon unique. Le tracé 502 correspond à un SSPD 12 qui a été polarisé à 0,9 Ic. Le tracé 502 représente une dépendance quadratique de la probabilité de détection avec le nombre moyen de photons par impulsion, indiquant la détection de deux photons. Si l'on réduit encore davantage le courant de polarisation du SSPD 12 jusqu'à 0,7 Ic, on obtient le tracé 503. Le tracé 503 représente une dépendance cubique de la probabilité de détection avec le nombre de photons par impulsion, indiquant la détection de trois photons. A partir de ce qui suit, régler le courant de polarisation du SSPD 12 de manière proche de son courant critique permet la détection de photon unique. La figure 6A représente une forme d'onde d'un signal de sortie classique du SSPD 12. L'impulsion 81, qui correspond à un photon incident détecté, se distingue facilement du bruit de fond. Comme cela est représenté sur la vue agrandie de la figure 6B, l'impulsion 81 a une largeur à mi- hauteur de pic (FWHM) d'à peu près 100 ps. La largeur de bande de l'impulsion 81 a été limitée par la largeur de bande du matériel de saisie de données utilisé, et non pas par le SSPD 12. Sur les figures 6A et 6B, l'axe vertical est exprimé en une unité arbitraire de tension tandis que l'axe horizontal est exprimé en nanosecondes. Un SSPD selon la présente invention simplifie le processus de détection en fournissant une impulsion de tension de sortie qui est facilement lue en utilisant des techniques de saisie de données conventionnelles. Les informations spectroscopiques concernant l'énergie du photon détecté peuvent être également obtenues en analisant la forme du signal de sortie d'un SSPD. Un électron chaud est crée lorsqu'un photon est absorbé par le SSPD et casse une dénommée paire d'électrons de Cooper. L'électron chaud entre en collision avec les autres paires d'électrons de Cooper dans le SSPD, cassant ainsi les paires d'électrons de Cooper et créant davantage d'électrons chauds. En raison du fait que le nombre de paires d'électrons de Cooper cassées est proportionnel à l'énergie du photon incident, et en raison du fait que la forme de l'impulsion de la tension de sortie dépend du nombre d'électrons chauds, la forme de l'impulsion de la tension de sortie dépend de l'énergie du photon incident. Par exemple, on peut très bien intégrer l'impulsion de la tension de sortie du SSPD 12 en tant que fonction du temps et trouver une corrélation entre l'énergie du photon incident et l'intégrale de l'impulsion. La figure 7 représente les tracés capturés par l'oscilloscope 71 (figure 4A) dans une expérience. Le tracé 701 représente le signal de sortie du photodétecteur 64 après la détection d'impulsions lumineuses reçues à partir du séparateur de faisceau 62. Le tracé 702 représente le signal de sortie amplifié du SSPD 12 pour des puissances d'impulsions de lumière incidente correspondant à une moyenne de 100 photons incidents par zone du dispositif, par impulsion lumineuse. Dans ce cas, la probabilité pour le SSPD 12 de produire une impulsion de tension de sortie pour chaque impulsion de lumière incidente est de 100 %. Le tracé 703 représente le signal de sortie du SSPD 12 pour des puissances d'impulsions de lumière incidente correspondant à une moyenne de 40 photons par zone du dispositif, par impulsion lumineuse. De manière similaire, les tracés, 704, 705, 706, 707 et 708 représentent le signal de sortie du SSPD 12 pour des puissances d'impulsions de lumière incidente correspondant à une moyenne de 10, 5, 5, 1 et 1 photon par zone du dispositif, par impulsion lumineuse respectivement. Les tracés 707 et 708 démontrent que le SSPD 12 est assez sensible pour détecter un photon unique. Les tracés montrent également que l'impulsion détectée a à peu près la même forme et la même amplitude quelque soit le nombre de photons absorbés. Les figure 8A à 8C représentent des schémas de diverses dispositions pour coupler la lumière au SSPD. Il convient de noter que les figures 8A à 8C sont des représentations schématiques et non des représentations à l'échelle (par exemple, le SSPD 12 a dans la réalité une épaisseur pratiquement nulle par rapport à son substrat). Sur la figure 8A, le rayon de lumière incidente passe à travers un diaphragme d'ouverture 802 en face d'une lentille hémisphérique 803. Le substrat 823 du SSPD 12 fonctionne comme une extension optique et est directement lié à la lentille hémisphérique 803. Le rayon de lumière 16 est focalisé sur le SSPD 12 à travers la lentille hémisphérique 803 et le substrat 823. La lentille hémisphérique 803 et le substrat 823 sont de préférence du même matériau de manière à ce que le diamètre du diaphragme d'ouverture 802 puisse être optimisé. Le SSPD 12 peut être également monté avec son film supraconducteur faisant face directement au rayon de lumière 16 (à l'autre extrémité du substrat 823) en allongeant la lentille hémisphérique 823. Sur la figure 8B, le SSPD 12 reçoit le rayon de lumière incidente à partir d'une fibre monomode ou multimode 805. La lumière qui n'est pas absorbée par le SSPD 12 passe à travers le substrat 823 et à l'intérieur du miroir 806 o la lumière est réfléchie par une surface de miroir 807 et focalisée sur le SSPD 12. Sur la figure 8C, le rayon de lumière incident se propageant librement 16 passe à travers la couche anti-réfléchissante 808, le substrat 823 et la lentille parabolique à quartz (ou en silicone pour les applications infrarouges) 810. Le rayon de lumière 16 est réfléchi par la surface à miroir 811 et focalisée sur le SSPD 12. Tandis que des modes de réalisation spécifiques de cette invention ont été décrits, il faut bien comprendre que ces modes de réalisation sont illustratifs et non limitatifs. De nombreux modes de réalisation supplémentaires qui entrent dans le cadre des vastes principes de la présente invention apparaîtront clairement aux personnes du métier. REVENDICATIONS 1. Procédé de détection de photons, comprenant les étapes consistant à: fournir une bande supraconductrice; polariser électriquement ladite bande supraconductrice; et diriger de la lumière sur ladite bande supraconductrice polarisée; dans lequel ladite polarisation se situe à un niveau proche du courant critique de ladite bande supraconductrice pour détecter un unique photon qui rencontre ladite bande supraconductrice. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit photon unique est détecté en mesurant une impulsion de sortie à partir de ladite bande supraconductrice. 3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ladite bande supraconductrice est en nitrure de niobium. 4. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit photon unique a une longueur d'onde qui se situe entre les régions spectrales du visible et de l'infrarouge lointain. 5. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ladite bande supraconductrice définit un méandre. 6. Procédé selon la revendication 2, dans lequel ladite bande supraconductrice à une largeur égale à ou inférieure à environ 200 nm. 7. Détecteur de photons comprenant un film supraconducteur couplé à une source de polarisation, dans lequel ledit film supraconducteur est polarisé de manière proche de son courant critique, et dans lequel le film supraconducteur a une dimension qui permet la détection d'un photon incident unique. 8. Détecteur de photons selon la revendication 7, dans lequel ledit film supraconducteur est en nitrure de niobium. 9. Détecteur de photons selon la revendication 7, dans lequel une largeur dudit film supraconducteur est égale à ou inférieure à environ 200 nm. 10. Détecteur de photons selon la revendication 7, dans lequel ledit film supraconducteur forme une région résistive détectable après l'absorption dudit photon incident unique. 11. Détecteur de photons selon la revendication 7 comprenant en outre: une pluralité de plages de contact couplées aux extrémités dudit film supraconducteur; et dans lequel ladite source de polarisation est couplée audit film supraconducteur au niveau de ladite pluralité de plages de contact. 12. Détecteur de photons selon la revendication 7, dans lequel ledit film supraconducteur définit un méandre. 13. Détecteur de photons selon la revendication 11, dans lequel lesdites plages de contact comprennent de l'or. 14. Détecteur de photons selon la revendication 7, dans lequel la lumière est couplée audit film supraconducteur en utilisant une fibre optique. 15. Détecteur de photons selon la revendication 7, dans lequel la lumière est couplée audit film supraconducteur à travers une lentille hémisphérique.