并行 SNSPD 在高探测速率下的运行
应用物理
2021-09-08 v1 量子物理
摘要
超导纳米线单光子探测器（SNSPD）近期的发展取得了优异性能，其日益广泛的应用对一系列领域产生了重大影响。SNSPD 的关键特性之一是其探测速率，通常高于其他类型的自由运行单光子探测器。可达到的最大速率受限于探测后的探测器恢复时间，而该时间本身与超导材料性质及蛇形 SNSPD 的几何结构有关。单独偏置的探测器阵列可用于解决此问题，但该方法显著增加了低温恒温器的热负载以及多路信号时间处理的需求，且随探测器数量增多而变得不利。一种进一步提升单个探测器探测速率的潜在可扩展方案是基于将较小的蛇形段并行化。如此，单次探测仅暂时禁用整个有效区域的其中一个子段，从而基本不影响总体探测效率。然而在实践中，并行纳米线间的串扰通常导致锁存，从而阻碍高探测速率。本文展示了如何通过精心设计的整体 SNSPD 结构避免该问题。使用与传统 SNSPD 相同的电子读出和单根同轴线路，我们展示了在无任何锁存情况下超过 200 MHz 的探测速率，光纤耦合的系统探测效率（SDE）高达 77%，且在连续波照明下 50 MHz 探测速率时每光子平均 SDE 超过 50%。
引用
@article{arxiv.2109.03126,
title = {Operation of parallel SNSPDs at high detection rates},
author = {Matthieu Perrenoud and Misael Caloz and Emna Amri and Claire Autebert and Christian Schönenberger and Hugo Zbinden and Félix Bussières},
journal= {arXiv preprint arXiv:2109.03126},
year = {2021}
}