|
|
Dorenbos SN, Heeres RW, Driessen EFC, Zwiller V. Efficient and robust fiber coupling of superconducting single photon detectors. arXiv. 2011:6.
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 ИН, Корнеева ЮП, Корнеев АА, Гольцман ГН. Сверхпроводниковый однофотонный детектор для среднего инфракрасного диапазона на основе узких параллельных полосок. Труды МФТИ. 2011;3(2):14–7.
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.
|
|
|
|
Пентин ИВ, Смирнов КВ, Вахтомин ЮБ, Смирнов АВ, Ожегов РВ, Дивочий АВ, et al. Быстродействующий терагерцевый приемник и инфракрасный счетчик одиночных фотонов на эффекте разогрева электронов в сверхпроводниковых тонкопленочных наноструктурах. Труды МФТИ. 2011;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 ГМ, Семенов АВ, Корнеев АА, Кардакова АИ, Аверьев НВ, Ан ПП, et al. Спектральная чувствительность сверхпроводникового однофотонного детектора. Ж радиоэлектрон. 2011;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.
|
|
|
|
Sprengers JP, Gaggero A, Sahin D, Nejad SJ, Mattioli F, Leoni R, et al. Waveguide single-photon detectors for integrated quantum photonic circuits. In: arXiv. Vol 1108.5107.; 2011. p. 1–11.
Abstract: The generation, manipulation and detection of quantum bits (qubits) encoded on single photons is at the heart of quantum communication and optical quantum information processing. The combination of single-photon sources, passive optical circuits and single-photon detectors enables quantum repeaters and qubit amplifiers, and also forms the basis of all-optical quantum gates and of linear-optics quantum computing. However, the monolithic integration of sources, waveguides and detectors on the same chip, as needed for scaling to meaningful number of qubits, is very challenging, and previous work on quantum photonic circuits has used external sources and detectors. Here we propose an approach to a fully-integrated quantum photonic circuit on a semiconductor chip, and demonstrate a key component of such circuit, a waveguide single-photon detector. Our detectors, based on superconducting nanowires on GaAs ridge waveguides, provide high efficiency (20%) at telecom wavelengths, high timing accuracy (60 ps), response time in the ns range, and are fully compatible with the integration of single-photon sources, passive networks and modulators.
|
|
|
|
Sprengers JP, Gaggero A, Sahin D, Jahanmirinejad S, Frucci G, Mattioli F, et al. Waveguide superconducting single-photon detectors for integrated quantum photonic circuits. Appl Phys Lett. 2011;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.
|
|
|
|
Чулкова ГМ, Семёнов АВ, Дивочий АВ, Тархов МА. Сверхпроводниковый однофотонный детектор с разрешением числа фотонов для систем дальней телекоммуникационной связи. Ж радиоэлектрон. 2011;(12):1–6.
Abstract: Рассмотрена возможность применения сверхпроводникового однофотонного детектора, разрешающего число фотонов, в качестве датчика приёмных модулей телекоммуникационных линий. Показано, что для достижения доли ошибочных битов на уровне 10-11 достаточно на два порядка меньшей мощности в оптическом импульсе, чем при использовании существующих приёмных модулей.
|
|
|
|
Ryabchun S, Smirnov A, Pentin I, Vakhtomin Y, Smirnov K, Kaurova N, et al. Superconducting single photon detector integrated with optical cavity. In: Proc. MLPLIT. Modern laser physics and laser-information technologies for science and manufacture; 2011. p. 143–5.
|
|
|
|
Korneev A, Korneeva Y, Florya I, Voronov B, Goltsman G. Spectral sensitivity of narrow strip NbN superconducting single-photon detector. In: Fiurásek J, Prochazka I, editors. Proc. SPIE. Vol 8072. SPIE; 2011. 80720G (1 to 9).
Abstract: Superconducting single-photon detector (SSPD) is patterned from 4-nm-thick NbN film deposited on sapphire substrate as a 100-nm-wide strip. Due to its high detection efficiency, low dark counts, and picosecond timing jitter SSPD has become a competitor to the InGaAs avalanche photodiodes at 1550 nm and longer wavelengths. Although the SSPD is operated at liquid helium temperature its efficient single-mode fibre coupling enabled its usage in many applications ranging from single-photon sources research to quantum cryptography. In our strive to increase the detection efficiency at 1550 nm and longer wavelengths we developed and fabricated SSPD with the strip almost twice narrower compared to the standard 100 nm. To increase the voltage response of the device we utilized cascade switching mechanism: we connected 50-nm-wide and 10-μm-long strips in parallel covering the area of 10 μmx10 μm. Absorption of a photon breaks the superconductivity in a strip leading to the bias current redistribution between other strips followed their cascade switching. As the total current of all the strips about is 1 mA by the order of magnitude the response voltage of such an SSPD is several times higher compared to the traditional meander-shaped SSPDs. In middle infrared (about 3 μm wavelength) these devices have the detection efficiency several times higher compared to the traditional SSPDs.
|
|
|
|
Korneeva YP, Trifonov AV, Vakhtomin YB, Smirnov KV. Design of resonator for superconducting single-photon detector. Rus J Radio Electron. 2011;(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.
|
|
