Driessen, E. F. C., Braakman, F. R., Reiger, E. M., Dorenbos, S. N., Zwiller, V., & de Dood, M. J. A. (2009). Impedance model for the polarization-dependent optical absorption of superconducting single-photon detectors. Eur. Phys. J. Appl. Phys., 47, 10701.
Abstract: We measured the single-photon detection efficiency of NbN superconducting single-photon detectors as a function of the polarization state of the incident light for different wavelengths in the range from 488 nm to 1550 nm. The polarization contrast varies from ~% at 488 nm to~0% at 1550 nm, in good agreement with numerical calculations. We use an optical-impedance model to describe the absorption for polarization parallel to the wires of the detector. For the extremely lossy NbN material, the absorption can be kept constant by keeping the product of layer thickness and filling factor constant. As a consequence, the maximum possible absorption is independent of filling factor. By illuminating the detector through the substrate, an absorption efficiency of ~0% can be reached for a detector on Si or GaAs, without the need for an optical cavity.
|
Morozov, P., Lukina, M., Shirmanova, M., Divochiy, A., Dudenkova, V., Gol'tsman, G. N., et al. (2021). Singlet oxygen phosphorescence imaging by superconducting single-photon detector and time-correlated single-photon counting. Opt. Lett., 46(6), 1217–1220.
Abstract: This Letter presents, to the best of our knowledge, a novel optical configuration for direct time-resolved measurements of luminescence from singlet oxygen, both in solutions and from cultured cells on photodynamic therapy. The system is based on the superconducting single-photon detector, coupled to the confocal scanner that is modified for the near-infrared measurements. The recording of a phosphorescence signal from singlet oxygen at 1270 nm has been done using time-correlated single-photon counting. The performance of the system is verified by measuring phosphorescence from singlet oxygen generated by the photosensitizers commonly used in photodynamic therapy: methylene blue and chlorin e6. The described system can be easily upgraded to the configuration when both phosphorescence from singlet oxygen and fluorescence from the cells can be detected in the imaging mode. Thus, co-localization of the signal from singlet oxygen with the areas inside the cells can be done.
|
Elezov, M., Ozhegov, R., Goltsman, G., & Makarov, V. (2019). Countermeasure against bright-light attack on superconducting nanowire single-photon detector in quantum key distribution. Opt. Express, 27(21), 30979–30988.
Abstract: We present an active anti-latching system for superconducting nanowire single-photon detectors. We experimentally test it against a bright-light attack, previously used to compromise security of quantum key distribution. Although our system detects continuous blinding, the detector is shown to be partially blindable and controllable by specially tailored sequences of bright pulses. Improvements to the countermeasure are suggested.
|
Sclafani, M., Marksteiner, M., Keir, F. M. L., Divochiy, A., Korneev, A., Semenov, A., et al. (2012). Sensitivity of a superconducting nanowire detector for single ions at low energy. Nanotechnol., 23(6), 065501 (1 to 5).
Abstract: We report on the characterization of a superconducting nanowire detector for ions at low kinetic energies. We measure the absolute single-particle detection efficiency eta and trace its increase with energy up to eta = 100%. We discuss the influence of noble gas adsorbates on the cryogenic surface and analyze their relevance for the detection of slow massive particles. We apply a recent model for the hot-spot formation to the incidence of atomic ions at energies between 0.2 and 1 keV. We suggest how the differences observed for photons and atoms or molecules can be related to the surface condition of the detector and we propose that the restoration of proper surface conditions may open a new avenue for SSPD-based optical spectroscopy on molecules and nanoparticles.
|
Nasr, M. B., Minaeva, O., Goltsman, G. N., Sergienko, A. V., Saleh, B. E., & Teich, M. C. (2008). Submicron axial resolution in an ultrabroadband two-photon interferometer using superconducting single-photon detectors. Opt. Express, 16(19), 15104–15108.
Abstract: We generate ultrabroadband biphotons via the process of spontaneous parametric down-conversion in a quasi-phase-matched nonlinear grating that has a linearly chirped poling period. Using these biphotons in conjunction with superconducting single-photon detectors (SSPDs), we measure the narrowest Hong-Ou-Mandel dip to date in a two-photon interferometer, having a full width at half maximum (FWHM) of approximately 5.7 fsec. This FWHM corresponds to a quantum optical coherence tomography (QOCT) axial resolution of 0.85 µm. Our results indicate that a high flux of nonoverlapping biphotons may be generated, as required in many applications of nonclassical light.
|
Słysz, W., Węgrzecki, M., Bar, J., Grabiec, P., Gol'tsman, G. N., Verevkin, A., et al. (2005). NbN superconducting single-photon detector coupled with a communication fiber. Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania, 46(6), 51–52.
Abstract: We present novel superconducting single-photon detectors (SSPDs), based on ultrathin NbN films, designed for fiber-based quantum communications (lambda = 1.3 žm and 1.55 žm). For fiber-based operation, our SSPDs contain a special micromechanical construction integrated with the NbN structure, which enables efficient and mechanically very stabile fiber coupling. The detectors combine GHz counting rate, high quantum efficiency and very low level of dark counts. At 1.3 – 1.55 žm wavelength range our detector exhibits a quantum efficiency up to 10%.
|
Корнеев, А. А., Минаева, О., Рубцова, И., Милостная, И., Чулкова, Г., Воронов, Б., et al. (2005). Сверхпроводящий однофотонный детектор на основе ультратонкой пленки NbN. Квантовая электроника, 35(8), 698–700.
Abstract: Представлены результаты исследований сверхпроводящих однофотонных детекторов, изготовленных из ультратонкой пленки NbN. Развитие технологического процесса изготовления детекторов, а также снижение рабочей температуры до 2 К позволили существенно увеличить квантовую эффективность: для видимого света (λ = 0.56 мкм) она составила 30%–40%, т.е. достигла предела, определяемого коэффициентом поглощения пленки. С ростом длины волны квантовая эффективность экспоненциально падает, составляя ~20% на λ=1.55 мкм и ~0.02% на λ = 5 мкм. При скорости темнового счета ~10-4s-1 экспериментально измеренная эквивалентная мощность шума составила 1.5 × 10-20 Вт/Гц-1/2; в дальнейшем она может быть уменьшена до рекордно низкого значения 5 × 10-21 Вт/Гц-1/2. Временное разрешение детектора равно 30 пс.
|
Мошкова, М. А., Дивочий, А. В., Морозов, П. В., Золотов, Ф. И., Вахтомин, Ю. Б., & Смирнов, К. В. (2018). Высокоэффективные NBN однофотонные детекторы с разрешением числа фотонов. In Сборн. науч. труд. VII международн. конф. по фотонике и информац. опт. (pp. 400–401).
Abstract: Разработаны и исследованы сверхпроводниковые однофотонные детекторы, способные к разрешению до 3-х фотонов в коротком импульсе излучения и имеющие квантовую эффективность детектирования одиночных фотонов ~60% на длине волны lambda=1.55 мкм. Проведенная модернизация технологии изготовления детекторов, позволила получить приемные устройства с мультифотонной квантовой эффективностью, приближающейся к расчетным значениям.
|
Смирнов, К. В., Вахтомин, Ю. Б., Смирнов, А. В., Ожегов, Р. В., Пентин, И. В., Дивочий, А. В., et al. (2010). Приемники терагерцового и инфракрасного диапазонов, основанные на тонкопленочных сверхпроводниковых наноструктурах. Вестник НГУ. Серия: Физика, 5(4).
Abstract: В работе представлены результаты разработки и создания чувствительных и ультрабыстрых приемников, основанных на тонкопленочных сверхпроводниковых наноструктурах: болометрах на эффекте электронного разогрева (HEB – hot-electron bolometer) и детекторах одиночных фотонов видимого и инфракрасного диапазонов волн (SSPD – superconducting singe-photon detector). Представлены основные принципы работы сверхпроводниковых устройств, технология создания и конструкционные особенности приемников, их основные типы и характеристики. Достигнутые рекордные значения параметров приемных систем позволяют использовать созданные приборы при решении различных научно-исследовательских задач в ближнем, среднем и дальнем ИК диапазонах волн.
This work presents the results of the development and fabrication of sensitive and ultrafast detectorsbased on thin film superconducting nanostructures: hot-electron bolometers (HEBs) and visible and infrared superconducting singe photon detectors (SSPDs). The main operational principles of the superconducting devices are presentedas well as the technology of fabrication of the detectors and their main types and parameters. The achieved record parameters of the detectors allow application of the fabricated devices to solution of various research problems in the near, middle and far IR ranges.
|
Korneev, A. A., Divochiy, A. V., Vakhtomin, Y. B., Korneeva, Y. P., Larionov, P. A., Manova, N. N., et al. (2013). IR single-photon receiver based on ultrathin NbN superconducting film. Rus. J. Radio Electron., (5).
Abstract: We present our recent results in research and development of superconducting single-photon detector (SSPD). We achieved the following performance improvement: first, we developed and characterized SSPD integrated in optical cavity and enabling its illumination from the face side, not through the substrate, second, we improved the quantum efficiency of the SSPD at around 3 μm wavelength by reduction of the strip width to 40 nm, and, finally, we improved the detection efficiency of the SSPD-based single-photon receiver system up to 20% at 1550 nm and extended its wavelength range beyond 1800 nm by the usage of the fluoride ZBLAN fibres.
|
|
Семенов, А. В. (2010). Проскальзывание фазы, поглощение электромагнитного излучения и формирование отклика в детекторах на основе узких полосок сверхпроводников. Ph.D. thesis, , .
|
Smirnov, K., Korneev, A., Minaeva, O., Divochij, A., Rubtsova, I., Antipov, A., et al. (2006). Superconducting single-photon detector for near- and middle IR wavelength range. In Proc. 16th Int. Crimean Microwave and Telecommunication Technology (Vol. 2, pp. 684–685).
Abstract: Presented in this paper are the results of research of NbN-film superconducting single-photon detector. At 2 K temperature, quantum efficiency in the visible light (0.56 mum) reaches 30-40 %. With the wavelength increase quantum efficiency decreases and comes to 20% at 1.55 mum and 0.02% at 5.6 mum. Minimum dark counts rate is 2times10-4s-1. The jitter of detector is 35 ps. The detector was successfully implemented for integrated circuits non-invasive optical testing. It is also perspective for quantum cryptography systems
|
Корнеева, Ю. П., Трифонов, А. В., Вахтомин, Ю. Б., Смирнов, К. В., Корнеев, А. А., Рябчун, С. А., et al. (2012). Расчет согласующего оптического резонатора для сверхпроводникового нанополоскового детектора. Преподаватель ХХI век, (3), 225–227.
Abstract: В статье произведен расчет резонатора, предназначенного для согласования сверхпроводникового нанополоскового однофотонного детектора с оптическим сигналом. Показано, что для детектора, выполненного из пленки с типичным сопротивлением квадрата 500 Ом и коэффициентом заполнения 0.5 коэффициент согласования с излучением, поляризованным параллельно полоскам детектора, достигает величины около 60%.
|
Чулкова, Г. М., Семёнов, А. В., Тархов, М. А., Гольцман, Г. Н., Корнеев, А. А., & Смирнов, К. В. (2012). О возможности использования PNR-SNPD в системах телекоммуникационной связи. Преподаватель ХХI век, (2), 244–246.
Abstract: Рассмотрена возможность применения сверхпроводникового нанополоскового детектора, разрешающего число фотонов (Photon-Number Resolving Superconducting Nanowire Photon Detector, PNR-SNPD), в качестве датчика приёмных модулей телекоммуникационных линий. Оценена мощность оптического импульса, необходимая для достижения приемлемо низкой доли ошибочных битов.
|
