Engel, A., Aeschbacher, A., Inderbitzin, K., Schilling, A., Il'in, K., Hofherr, M., et al. (2011). Tantalum nitride superconducting single-photon detectors with low cut-off energy. arXiv, , 9.
Abstract: Materials with a small superconducting energy gap favor a high detection efficiency of low-energy photons in superconducting nanowire single-photon detectors. We developed a TaN detector with smaller gap and lower density of states at the Fermi energy than in comparable NbN devices, while other relevant parameters remain essentially unchanged. This results in a reduction of the minimum photon energy required for direct detection to $\approx1/3$ as compared to NbN.
|
Dorenbos, S. N., Heeres, R. W., Driessen, E. F. C., & Zwiller, V. (2011). Efficient and robust fiber coupling of superconducting single photon detectors. arXiv, , 6.
Abstract: We applied a recently developed fiber coupling technique to superconducting single photon detectors (SSPDs). As the detector area of SSPDs has to be kept as small as possible, coupling to an optical fiber has been either inefficient or unreliable. Etching through the silicon substrate allows fabrication of a circularly shaped chip which self aligns to the core of a ferrule terminated fiber in a fiber sleeve. In situ alignment at cryogenic temperatures is unnecessary and no thermal stress during cooldown, causing misalignment, is induced. We measured the quantum efficiency of these devices with an attenuated tunable broadband source. The combination of a lithographically defined chip and high precision standard telecommunication components yields near unity coupling efficiency and a system detection efficiency of 34% at a wavelength of 1200 nm. This quantum efficiency measurement is confirmed by an absolute efficiency measurement using correlated photon pairs (with $\lambda$ = 1064 nm) produced by spontaneous parametric down-conversion. The efficiency obtained via this method agrees well with the efficiency measured with the attenuated tunable broadband source.
|
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.
|
Korneeva, Y. P., Trifonov, A. V., Vakhtomin, Y. B., & Smirnov, K. V. (2011). Design of resonator for superconducting single-photon detector. Rus. J. Radio Electron., (12).
Abstract: A resonator for superconducting single-photon detector is designed. Near 60% coupling with a radiation propagating from a dielectric substrate of optical fiber is demonstrated to be achieved for typical values of the detector’s film sheet resistance.
|
Manova, N. N., Korneeva, Y. P., Korneev, A. A., Slysz, W., Voronov, B. M., & Gol'tsman, G. N. (2011). Superconducting NbN single-photon detector integrated with quarter-wave resonator. Tech. Phys. Lett., 37(5), 469–471.
Abstract: The spectral dependence of the quantum efficiency of superconducting NbN single-photon detectors integrated with quarter-wave resonators based on Si3N4, SiO2, and SiO layers has been studied.
|
Пентин, И. В., Смирнов, К. В., Вахтомин, Ю. Б., Смирнов, А. В., Ожегов, Р. В., Дивочий, А. В., et al. (2011). Быстродействующий терагерцевый приемник и инфракрасный счетчик одиночных фотонов на эффекте разогрева электронов в сверхпроводниковых тонкопленочных наноструктурах. Труды МФТИ, 3(2), 38–42.
Abstract: Представлены результаты создания приемных систем терагерцевого диапазона (0.3-70 ТГц), обладающих рекордным быстродействием (50 пс) и высокой чувствительностью (до 5x 10^(-14) Вт/Гц^(1/2)), а также однофотонных приемных систем ближнего инфракрасного диапазона с квантовой эффективностью 25 %, уровнем темнового счета 10-1c., максимальной скоростью счета ~ 100 МГц и временным разрешением до 50 пс.
|
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.
|
Семенов, А. В., Девятов, И. А., Третьяков, И. В., Лобанов, Ю. В., Ожегов, Р. В., Петренко, Д. В., et al. (2011). Вывод уравнения типа уравнения гинзбурга-ландау для нанопроволоки вблизи критического магнитного поля. Ж. радиоэлектроники, 11, 4.
Abstract: Nonlinear Ginzburg-Landau equation for dirty supercondicting 1D wire is derived in the limit of high magnetic field.
В пределе больших магнитных полей выведено нелинейное уравнение Гинзбурга-Ландау, описывающее состояние одномерной «грязной» нанопроволоки.
|
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.
|
Semenov, A. V., Devyatov, I. A., Ryabchun, S. A., Maslennikov, S. N., Maslennikova, A. S., Larionov, P. A., et al. (2011). Absorption of terahertz electromagnetic radiation in dirty superconducting film at arbitrary type of the spectral functions. Rus. J. Radio Electron., (10).
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.
|
Miller, A. J., Lita, A. E., Calkins, B., Vayshenker, I., Gruber, S. M., & Nam, S. W. (2011). Compact cryogenic self-aligning fiber-to-detector coupling with losses below one percent. Opt. Express, 19(10), 9102–9110.
Abstract: We present a compact packaging technique for coupling light from a single-mode telecommunication fiber to cryogenic single-photon sensitive devices. Our single-photon detectors are superconducting transition-edge sensors (TESs) with a collection area only a factor of a few larger than the area of the fiber core which presents significant challenges to low-loss fiber-to-detector coupling. The coupling method presented here has low loss, cryogenic compatibility, easy and reproducible assembly and low component cost. The system efficiency of the packaged single-photon counting detectors is verified by the “triplet method†of power-source calibration along with the “multiple attenuator†method that produces a calibrated single-photon flux. These calibration techniques, when used in combination with through-wafer imaging and fiber back-reflection measurements, give us confidence that we have achieved coupling losses below 1 % for all devices packaged according to the self-alignment method presented in this paper.
|
Galeazzi, M. (2011). Fundamental noise processes in TES devices. IEEE Trans. Appl. Supercond., 21(3), 267–271.
Abstract: Microcalorimeters and bolometers are noise-limited devices, therefore, a proper understanding of all noise sources is essential to predict and interpret their performance. In this paper, I review the fundamental noise processes contributing to Transition Edge Sensor (TES) microcalorimeters and bolometers and their effect on device performance. In particular, I will start with a simple, monolithic device model, moving to a more complex one involving discrete components, to finally move to today's more realistic, comprehensive model. In addition to the basic noise contribution (equilibrium Johnson noise and phonon noise), TES are significantly affected by extra noise, which is commonly referred to as excess noise. Different fundamental processes have been proposed and investigated to explain the origin of this excess noise, in particular near equilibrium non-linear Johnson noise, flux-flow noise, and internal thermal fluctuation noise. Experimental evidence shows that all three processes are real and contribute, at different levels, to the TES noise, although different processes become important at different regimes. It is therefore time to discard the term “excess noise” and consider these terms part of the “fundamental noise processes” instead.
|
Lobanov, Y., Tong, E., Blundell, R., Hedden, A., Voronov, B., & Gol'tsman, G. (2011). Large-signal frequency response of an HEB mixer: from 300 MHz to terahertz. IEEE Trans. Appl. Supercond., 21(3), 628–631.
Abstract: We present a study of the large signal frequency response of an HEB mixer over a wide frequency range. In our experiments, we have subjected the HEB mixer to incident electromagnetic radiation from 0.3 GHz to 1 THz. The mixer element is an NbN film deposited on crystalline quartz. The mixer chip is mounted in a waveguide cavity, coupled to free space with a diagonal horn. At microwave frequencies, electromagnetic radiation is applied through the coaxial bias port of the mixer block. At higher frequencies the input signal passes via the diagonal horn feed. At each frequency, the incident power is varied and a family of I-V curves is recorded. From the curves we identify 3 distinct regimes of operation of the mixer separated by the phonon relaxation frequency and the superconducting energy gap frequency observed at about 3 GHz and 660 GHz respectively. In this paper, we will present observed curves and discuss the results of our experiment.
|
Lobanov, Y. V., Tong, C. - Y. E., Hedden, A. S., Blundell, R., Voronov, B. M., & Gol'tsman, G. N. (2011). Direct measurement of the gain and noise bandwidths of HEB mixers. IEEE Trans. Appl. Supercond., 21(3), 645–648.
Abstract: The intermediate frequency (IF) bandwidth of a hot electron bolometer (HEB) mixer is an important parameter of the mixer, in that it helps to determine its suitability for a given application. With the availability of wideband low noise amplifiers, it is simple to measure the performance of an HEB mixer over a wide range of IF at a fixed LO frequency using the standard Y-factor method. This in-situ method allows us to measure both the gain and noise bandwidths simultaneously. We have also measured mixer output impedance with a vector network analyser. Intrinsic time constant has been extracted from the impedance data and compared to the mixer's bandwidths determined from receiver Y-factor measurement.
|
Ларионов, П. А., Рябчун, С. А., Финкель, М. И., & Гольцман, Г. Н. (2011). Вывешенный сверхпроводящий детектор терагерцового диапазона. Труды МФТИ, 3(2), 29–30.
Abstract: Рассматриваются технологические особенности создания чувствительного вывешен- ного детектора терагерцевого диапазона на основе плёнки MoRe. Предлагается воз- можный маршрут создания такого детектора и поясняется выбор материалов, ис- пользуемых для создания детектора.
|
