|
|
Moshkova, M., Divochiy, A., Morozov, P., Vakhtomin, Y., Antipov, A., Zolotov, P., et al. (2019). High-performance superconducting photon-number-resolving detectors with 86% system efficiency at telecom range. J. Opt. Soc. Am. B, 36(3), B20.
Abstract: The use of improved fabrication technology, highly disordered NbN thin films, and intertwined section topology makes it possible to create high-performance photon-number-resolving superconducting single-photon detectors (PNR SSPDs) that are comparable to conventional single-element SSPDs at the telecom range. The developed four-section PNR SSPD has simultaneously an 86±3% system detection efficiency, 35 cps dark count rate, ∼2 ns dead time, and maximum 90 ps jitter. An investigation of the PNR SSPD’s detection efficiency for multiphoton events shows good uniformity across sections. As a result, such a PNR SSPD is a good candidate for retrieving the photon statistics for light sources and quantum key distribution systems.
|
|
|
|
Ryabchun, S., Tong, C. - Y. E., Blundell, R., & Gol'tsman, G. (2009). Stabilization scheme for hot-electron bolometer receivers using microwave radiation. IEEE Trans. Appl. Supercond., 19(1), 14–19.
Abstract: We present the results of a stabilization scheme for terahertz receivers based on NbN hot-electron bolometer (HEB) mixers that uses microwave radiation with a frequency much lower than the gap frequency of NbN to compensate for mixer current fluctuations. A feedback control loop, which actively controls the power level of the injected microwave radiation, has successfully been implemented to stabilize the operating point of the HEB mixer. This allows us to increase the receiver Allan time to 10 s and also improve the temperature resolution of the receiver by about 30% in the total power mode of operation.
|
|
|
|
Флоря, И. Н., Корнеева, Ю. П., Корнеев, А. А., & Гольцман, Г. Н. (2011). Сверхпроводниковый однофотонный детектор для среднего инфракрасного диапазона на основе узких параллельных полосок. Труды МФТИ, 3(2), 14–17.
Abstract: Мы рассматриваем ультрабыстрый сверхпроводниковый однофотонный детектор (SSPD). SSPD представляет собой тонкопленочную наноструктуру — очень узкую и длинную полоску сверхпроводника, изогнутую в виде меандра, изготовленную из пленки NbN толщиной 4 нм, нанесенной на сапфировую подложку. SSPD хорошо сопрягается с оптоволокном и легко может быть интегрирован в полностью готовую для работы приемную систему. В стремлении продвинуться в средний ИК диапозон нам удалось разработать SSPD в виде параллельно соединенных полосок с шириной полоски всего 50 нм и сохранить при этом сверхпроводящие свойства. Эти детекторы показывают более чем на порядок большую чувствительность на длине волны 3;5 мкм, чем SSPD в виде меандра. Полученные результаты открывают путь к эффективным детекторам среднего ИК-диапазона, обладающим скоростью счета свыше 1 ГГц.
|
|
|
|
Zorin, M., Lindgren, M., Danerud, M., Karasik, B., Winkler, D., Gol'tsman, G., et al. (1995). Nonequilibrium and bolometric responses of YBaCuO thin films to high-frequency modulated laser radiation. J. Supercond., 8(1), 11–15.
Abstract: Picosecond nonequilibrium and slow bolometric responses to infrared radiation from a patterned high-T c superconducting (HTS) film in resistive and normal states deposited onto LaAlO3, NdGaO3, and MgO substrates were investigated using both pulse and modulation techniques. The response time of 35 ps to a laser pulse of 17 ps FWHM has been observed. The intrinsic response time of the fast process is expected to be about a few picoseconds. The modulation technique, being free from the disadvantages of pulse methods (poor sensitivity, limited dynamic range), makes the detailed study of a number of relaxation processes possible. Besides the nonequilibrium response, two kinds of bolometric processes, namely phonon transport through the film-substrate interface and phonon thermal diffusion in a substrate, manifest themselves in certain frequency dependences.
|
|
|
|
Gershenzon, E. M., Gershenson, M. E., Goltsman, G. N., Lyulkin, A. M., Semenov, A. D., & Sergeev, A. V. (1989). Limiting characteristics of fast-response superconducting bolometers. Zhurnal Tekhnicheskoi Fiziki, 59(2), 11–120.
Abstract: Теоретически и экспериментально исследовано физическое ограничение быстродействия сверхпроводящего болометра. Показано, что минимальная постоянная времени реализуется в условиях электронного разогрева и определяется процессом неупругого электрон-фонон-ного взаимодействия. Сформулированы требования к конструкции «электронного болометра» для достижения предельной чувствительности. Проведено сравнение характеристик электронного болометра и обычных болометров различных типов.
|
|
|
|
Yang, Z. Q., Hajenius, M., Baselmans, J. J. A., Gao, J. R., Voronov, B., & Gol’tsman, G. N. (2006). Reduced noise in NbN hot-electron bolometer mixers by annealing. Supercond. Sci. Technol., 19(4), L (9 to 12).
Abstract: We find that the sensitivity of heterodyne receivers based on superconducting hot-electron bolometers (HEBs) increases by 25–30% after annealing at 85 °C in vacuum. The devices studied are twin-slot antenna coupled mixers with a small NbN bridge of 1 × 0.15 µm2. We show that annealing changes the device properties as reflected in sharper resistive transitions of the complete device, apparently reducing the device-related noise. The lowest receiver noise temperature of 700 K is measured at a local oscillator frequency of 1.63 THz and a bath temperature of 4.3 K.
|
|
|
|
Манова, Н. Н., Корнеева, Ю. П., Корнеев, А. А., Слыш, В., Воронов, Б. М., & Гольцман, Г. Н. (2011). Сверхпроводниковый NbN однофотонный детектор, интегрированный с четвертьволновым резонатором. ПЖТФ, 37(10), 7.
Abstract: Исследована спектральная зависимость квантовой эффективности сверхпроводниковых NbN однофотонных детекторов, интегрированных с оптическими четвертьволновыми резонаторами с использованием диэлектриков Si3N4, SiO2, SiO.
|
|
|
|
Семенов, А. В., Девятов, И. А., Рябчун, С. А., Масленников, С. Н., Масленникова, А. С., Ларионов, П. А., et al. (2011). Поглощение терагерцового электромагнитного излучения в “грязной” сверхпроводниковой пленке при произвольном виде спектральных функций. Ж. Радиоэлектрон., 10, 7.
Abstract: A problem of absorption of high-frequency electromagnetic field in dirty superconductor is treated within Keldysh technic. Expression for the source term in the kinetic equation for quasiparticle distribution function is derived. The result is significant for deriving a consistent microscopic theory of superconducting detectors for terahertz frequency range, perspective detectors on kinetic inductance of current-biased superconducting strip and on Josephson inductance of tunnel.
В технике Келдыша рассмотрена задача о поглощении мощности высокочастотного электромагнитного поля в сверхпроводнике, удовлетворяющем условию грязного предела. Получено выражение для члена источника в кинетическом уравнении для функции распределения квазичастиц, справедливое при произвольном виде спектральных функций. Этот результат имеет значение для развития последовательной микроскопической теории сверхпроводниковых детекторов излучения терагерцового диапазона, в частности, перспективных детекторов на кинетической индуктивности смещённой током сверхпроводниковой полоски и джозефсоновской индуктивности туннельного контакта.
|
|
|
|
Gershenzon, E. M., Gogidze, I. G., Goltsman, G. N., Semenov, A. D., & Sergeev, A. V. (1991). Picosecond response on optical-range emission in thin YBaCuO films. Pisma v Zhurnal Tekhnicheskoi Fiziki, 17(22), 6–10.
Abstract: Целью настоящей работы является целенаправленный поиск пико-секундного отклика на оптическое излучение выяснение оптимальных условий его наблюдения, а также сравнение характеристик неравновесных эффектов в оптическом и субмиллиметровом диапазонах.
|
|
|
|
Чулкова, Г. М., Семенов, А. В., Корнеев, А. А., Кардакова, А. И., Аверьев, Н. В., Ан, П. П., et al. (2011). Спектральная чувствительность сверхпроводникового однофотонного детектора. Ж. радиоэлектрон., 11, 5.
Abstract: We consider quantum efficiency dependence on photons' energy from hot spot model. Direction of quasiparticles diffusion drive across superconductive film. The maximal quantum efficiency is proportional to a probability of photon absorption. The spectral sensitivity of superconductive single photon detector does not have clearly expressed red limit. Changing regimes of work depends on a wavelength we can get high values of quantum efficiency in visible and infrared range which will be specified by the quality of fabrication of detectors and their consistency with the radiation.
Key words: superconducting single-photon detector, SSPD, quantum efficiency, spectral sensitivity.
В статье представлена зависимость квантовой эффективности от энергии фотона в рамках модели горячего пятна. Диффузия квазичастиц происходит в основном перпендикулярно направлению тока в областях с максимальной плотностью тока. Максимальная квантовая эффективность детектора пропорциональна вероятности поглощения фотона. Несмотря на квантовый характер работы сверхпроводникового однофотонного детектора, он не имеет четко выраженной красной границы. Изменяя режим работы в зависимости от длины волны можно в видимом и инфракрасном диапазонах получать высокие значения квантовой эффективности, которые будут определяться лишь качеством изготовления детекторов и степенью их согласования с излучением.
|
|
