在1550 nm波段实现紧凑、可扩展且无需深冷制冷的单光子探测，是构建实用化量子集成光路（QPIC）的核心瓶颈之一。针对这一挑战，意大利米兰理工大学与爱尔兰廷德尔国家研究所的研究团队近期展示了一项关键进展：通过倒装芯片键合技术，将高性能InGaAs/InP单光子雪崩二极管（SPAD）与氮化硅（SiN）光子集成电路（PIC）进行混合集成。该混合器件在225 K下实现了25%的光子探测效率（PDE）与4 kcps的暗计数率（DCR），为III-V族单光子探测器与低损耗介质波导的融合提供了一条可工程化的技术路径。

🧩 为何需要混合集成？

InGaAs/InP SPAD在1550 nm波段具备相对较高的工作温度与成熟的工艺基础，但其传统形态是为自由空间光照明的分立器件。当需要与平面光子回路协同时，将SPAD简单置于波导上方会面临两大障碍：光场模式失配与对准精度问题。SiN波导中的光场被紧紧束缚在亚微米尺度的芯层中，而SPAD的有源区通常具有数微米至数十微米的横向尺寸。若要使波导中的光子被SPAD有效吸收，必须引入一个垂直光耦合机制，在芯片尺度上将波导模式转换为能够覆盖SPAD有源区的光斑，同时保证两颗芯片之间的电学互连与机械对准精度。这正是该研究团队PIC设计的出发点。

🔬 PIC与SPAD的协同设计

为适配SPAD的探测需求，研究团队专门设计了一款功能明确的SiN PIC。该PIC包含三个核心