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.
|
Bulaevskii, L. N., Graf, M. J., & Kogan, V. G. (2012). Vortex-assisted photon counts and their magnetic field dependence in single-photon superconducting detectors. Phys. Rev. B, 85(1), 9.
Abstract: We argue that photon counts in a superconducting nanowire single-photon detector (SNSPD) are caused by the transition from a current-biased metastable superconducting state to the normal state. Such a transition is triggered by vortices crossing the thin and narrow superconducting strip from one edge to another due to the Lorentz force. Detector counts in SNSPDs may be caused by three processes: (a) a single incident photon with sufficient energy to break enough Cooper pairs to create a normal-state belt across the entire width of the strip (direct photon count), (b) thermally induced single-vortex crossing in the absence of photons (dark count), which at high-bias currents releases the energy sufficient to trigger the transition to the normal state in a belt across the whole width of the strip, and (c) a single incident photon of insufficient energy to create a normal-state belt but initiating a subsequent single-vortex crossing, which provides the rest of the energy needed to create the normal-state belt (vortex-assisted single-photon count). We derive the current dependence of the rate of vortex-assisted photon counts. The resulting photon count rate has a plateau at high currents close to the critical current and drops as a power law with high exponent at lower currents. While the magnetic field perpendicular to the film plane does not affect the formation of hot spots by photons, it causes the rate of vortex crossings (with or without photons) to increase. We show that by applying a magnetic field one may characterize the energy barrier for vortex crossings and identify the origin of dark counts and vortex-assisted photon counts.
|
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.
|
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.
|
Marsili, F., Bitauld, D., Fiore, A., Gaggero, A., Leoni, R., Mattioli, F., et al. (2009). Superconducting parallel nanowire detector with photon number resolving functionality. J. Modern Opt., 56(2-3), 334–344.
Abstract: We present a new photon number resolving detector (PNR), the Parallel Nanowire Detector (PND), which uses spatial multiplexing on a subwavelength scale to provide a single electrical output proportional to the photon number. The basic structure of the PND is the parallel connection of several NbN superconducting nanowires (100 nm-wide, few nm-thick), folded in a meander pattern. Electrical and optical equivalents of the device were developed in order to gain insight on its working principle. PNDs were fabricated on 3-4 nm thick NbN films grown on sapphire (substrate temperature TS=900C) or MgO (TS=400C) substrates by reactive magnetron sputtering in an Ar/N2 gas mixture. The device performance was characterized in terms of speed and sensitivity. The photoresponse shows a full width at half maximum (FWHM) as low as 660ps. PNDs showed counting performance at 80 MHz repetition rate. Building the histograms of the photoresponse peak, no multiplication noise buildup is observable and a one photon quantum efficiency can be estimated to be QE=3% (at 700 nm wavelength and 4.2 K temperature). The PND significantly outperforms existing PNR detectors in terms of simplicity, sensitivity, speed, and multiplication noise.
|
