受探测器几何结构限制的超导纳米线探测器抖动
超导电性
2016-11-03 v1 仪器与探测器
摘要
探测抖动作量化了探测器在确定光子到达时间时引入的方差。它是使用超导纳米线单光子探测器 (SNSPDs) 的系统的关键性能参数。在这项工作中，我们证明了探测时间抖动部分受到沿导线长度方向光子探测事件空间变化的限制。这种分布导致产生的电脉冲以不同的时间到达读出端。我们将此抖动源定义为几何抖动，因为它与 SNSPD 的长度和面积有关。为了表征几何抖动，我们构建了一种新型差分低温读出装置，其电子抖动小于 7 ps，能够放大从 SNSPD 两端产生的脉冲。通过对两个电脉冲的测量到达时间进行差分，我们能够部分抵消传播时间的差异，从而减少光子到达时间的不确定性。我们的实验数据表明，对于 3 {\mu}m x 3 {\mu}m 的器件，差分传播时间的变化仅为几 ps，而对于 20 {\mu}m x 20 {\mu}m 的器件，该值增加至 50 ps。在 20 {\mu}m x 20 {\mu}m 的大型 SNSPD 中，通过使用差分低温读出，我们在探测电信波长光子时将整体探测时间抖动降低了 20%。通过研究由长导线组成的器件（其中包含用于感知光子的 1-{\mu}m 长窄化区域）中的抖动，进一步证实了几何抖动假设。
引用
@article{arxiv.1607.06713,
title = {Superconducting nanowire detector jitters limited by detector geometry},
author = {Niccolò Calandri and Qing-Yuan Zhao and Di Zhu and Andrew Dane and Karl K. Berggren},
journal= {arXiv preprint arXiv:1607.06713},
year = {2016}
}