Sprengers, J. P., Gaggero, A., Sahin, D., Jahanmirinejad, S., Frucci, G., Mattioli, F., et al. (2011). Waveguide superconducting single-photon detectors for integrated quantum photonic circuits. Appl. Phys. Lett., 99(18), 181110(1–3).
Abstract: The monolithic integration of single-photon sources, passive optical circuits, and single-photon detectors enables complex and scalable quantum photonic integrated circuits, for application in linear-optics quantum computing and quantum communications. Here, we demonstrate a key component of such a circuit, a waveguide single-photon detector. Our detectors, based on superconducting nanowires on GaAs ridge waveguides, provide high efficiency (~0%) at telecom wavelengths, high timing accuracy (~0 ps), and response time in the ns range and are fully compatible with the integration of single-photon sources, passive networks, and modulators.
|
Ferrari, S., Kahl, O., Kovalyuk, V., Goltsman, G. N., Korneev, A., & Pernice, W. H. P. (2015). Waveguide-integrated single- and multi-photon detection at telecom wavelengths using superconducting nanowires. Appl. Phys. Lett., 106(15), 151101 (1 to 5).
Abstract: We investigate single- and multi-photon detection regimes of superconducting nanowire detectors embedded in silicon nitride nanophotonic circuits. At near-infrared wavelengths, simultaneous detection of up to three photons is observed for 120 nm wide nanowires biased far from the critical current, while narrow nanowires below 100 nm provide efficient single photon detection. A theoretical model is proposed to determine the different detection regimes and to calculate the corresponding internal quantum efficiency. The predicted saturation of the internal quantum efficiency in the single photon regime agrees well with plateau behavior observed at high bias currents.
W. H. P. Pernice acknowledges support by the DFG Grant Nos. PE 1832/1-1 and PE 1832/1-2 and the Helmholtz society through Grant No. HIRG-0005. The Ph.D. education of O. Kahl is embedded in the Karlsruhe School of Optics and Photonics (KSOP). G. N. Goltsman acknowledges support by Russian Federation President Grant HШ-1918.2014.2 and Ministry of Education and Science of the Russian Federation Contract No.: RFMEFI58614X0007. A. Korneev acknowledges support by Statement Task No. 3.1846.2014/k. V. Kovalyuk acknowledges support by Statement Task No. 2327. We also acknowledge support by the Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) and the State of Baden-Württemberg through the DFG-Center for Functional Nanostructures (CFN) within subproject A6.4. We thank S. Kühn and S. Diewald for the help with device fabrication as well as B. Voronov and A. Shishkin for help with NbN thin film deposition and A. Semenov for helpful discussion about the detection mechanism of nanowire SSPD's.
The authors declare no competing financial interests.
|
|
Минаева, О. В. (2009). Быстродействующий однофотонный детектор на основе тонкой сверхпроводниковой пленки NbN. Ph.D. thesis, , .
|
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.
|
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.
|
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.
|
Симонов, Н. О., Флоря, И. Н., Корнеева, Ю. П., Корнеев, А. А., & Гольцман, Г. Н. (2018). Однофотонный отклик в тонких сверхпроводящих MoNx пленках. In Сборн. науч. труд. VII международн. конф. по фотонике и информац. опт. (pp. 408–409).
Abstract: Продемонстрирован однофотонный отклик, при токе близком к критическому, в MoNx сверхпроводящих полосках шириной 70-104 нм. MoNx детекторы, имеющие коэффициент диффузии D≈0.32 см2/с и время электрон-фононного взаимодействия ηe-ph≈300 пс, достигают квантовой эффективности QE≈20% на длине волны λ=1550 нм. Возможность реализации однофотонного детектора в данном материале, подтверждает существующую теорию вихревого механизма возникновения фотоотклика в узких сверхпроводящих полосках.
|
Мошкова, М. А., Дивочий, А. В., Морозов, П. В., Антипов, А. В., Вахтомин, Ю. Б., & Смирнов, К. В. (2019). Оценка статистики распределения фотонов с использованием многоэлементного сверхпроводникового однофотонного детектора. In Межвузовская научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов им. Е. В. Арменского (pp. 201–202). МИЭМ НИУ ВШЭ.
Abstract: Проведен сравнительный анализ топологий сверхпроводниковых однофотонных детекторов с способностью к разрешению до четырёх фотонов в коротком импульсе ИК излучения. Получен детектор, с системной квантовой эффективностью ~85% на λ=1550 нм. Продемонстрирована возможность его использования для распределения числа фотонов импульсного источника излучения.
|
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.
|
Золотов, Ф. И., Дивочий, А. В., Вахтомин, Ю. Б., Пентин, И. В., Морозов, П. В., Селезнев, В. А., et al. (2018). Применение тонких сверхпроводниковых пленок нитрида ванадия для изготовления счетчиков одиночных ИК-фотонов. In Сборн. науч. труд. VII международн. конф. по фотонике и информац. опт. (pp. 60–61).
Abstract: Получены первые результаты по применению сверхпроводниковых пленок нитрида ванадия (VN) для детекторов одиночных фотонов ИК-диапазона. Изучение сверхпроводниковых однофотонных детекторов (SSPD), изготовленных на основе ультратонких (~5 нм) пленок VN, показало возможность создания устройств с близкой к насыщению зависимостью квантовой эффективности от тока смещения детекторов в телекоммуникационном диапазоне длин волн. Также нами были исследованы кинетическая индуктивность изготовленных структур с различной длиной сверхпроводниковой полоски и времена релаксации электронов в тонких сверхпроводниковых пленках VN.
|
