基于超导平行纳米线的光子数分辨探测器的物理原理与应用
光学
2010-01-15 v1 仪器与探测器
摘要
平行纳米线探测器(PND)是一种光子数分辨(PNR)探测器，它利用亚波长尺度的空间复用技术，提供与光子数成比例的单一电学输出。PND的基本结构是若干条折叠成蜿蜒图案的氮化铌(NbN)超导纳米线(宽度约100 nm，厚度仅几纳米)的并联连接。PND是在通过反应磁控溅射法、在氩/氮混合气体中于MgO(衬底温度TS=400°C)衬底上生长的3-4 nm厚NbN薄膜上制备的。我们从速度和灵敏度两方面对器件性能进行了表征。PND的计数率达到80 MHz，脉冲半高全宽(FWHM)低至660 ps。在构建光响应峰值直方图时，未观察到倍增噪声的累积。为了研究其工作原理、定义设计准则并开发一种用于估计未知光的光子数统计特性的算法，我们建立了器件的电学和光学等效模型。特别是，该模型为这些探测器的探测效率和复位时间的物理极限提供了新的见解。在简易性、灵敏度、速度和倍增噪声方面，PND显著优于现有的PNR探测器。
引用
@article{arxiv.0902.4824,
title = {Physics and application of photon number resolving detectors based on superconducting parallel nanowires},
author = {F Marsili and D Bitauld and A Gaggero and S Jahanmirinejad and R Leoni and F Mattioli and A Fiore},
journal= {arXiv preprint arXiv:0902.4824},
year = {2010}
}