超导纳米线单光子探测器开启动力学的通用模型

我们描述了一种用于超导纳米线单光子探测器（SNSPDs）开启动力学的电热模型。通过从众所周知的 SNSPD 电热模型中提取标度律，我们表明读出信号的上升时间编码了光子数以及纳米线长度，标度为 $t_\text{rise}\propto \sqrt{\ell/n}$。我们展示了无论热效应的确切形式如何，这些结果都成立。这解释了 SNSPD 如何具有固有的光子数分辨能力。我们通过收集不同光子数的波形、根据我们预测的关系重新标度它们并进行统计分析来验证光子数依赖性，统计分析显示重新标度后的曲线之间没有统计显著性。此外，我们利用预测的上升时间对探测器长度的依赖性，为其他作者先前的理论工作提供进一步见解。通过假设特定的热模型，我们预测上升时间将随偏置电流标度，$t_\text{rise}\propto \sqrt{1/I_b}$。我们将该模型拟合到实验数据，发现 $t_\text{rise}\propto 1/(n^{0.52 \pm 0.03} ~I_b^{0.63 \pm 0.02})$，这表明需要进一步工作以更好地理解偏置电流的依赖性。该工作为暴露于电磁辐射的薄超导膜的非平衡动力学提供了新见解。