Eight-fold signal amplification of a superconducting nanowire single-photon detector using a multiple-avalanche architecture
具有n个平行纳米线的超导纳米线雪崩单光子探测器（SNAP）优于单纳米线探测器，因为它们的输出信号幅度与n成线性比例。然而，SNAP架构尚未针对n > 4进行可行的论证。为了增加更大的信号放大的n，我们设计了一个多级，连续雪崩架构，使用纳米线，通过扼流圈电感连接在一个二叉树布局。我们展示了一个雪崩探测器与n = 8平行的纳米线，并实现了8倍的信号放大，与54 ps的定时抖动。
2014-08-05 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Lithium-Niobate-on-Insulator Waveguide-Integrated Superconducting Nanowire Single-Photon Detectors
我们展示了波导集成的超导纳米线单光子探测器的薄膜锂离子（LN）。采用光刻法在125 μ m长的LN波导上形成250 μ m长的NbN超导纳米线，实现了46%的片上探测效率，同时具有高的暗计数率和定时抖动性能.由于LN具有高的二阶非线性\c{hi}（2）和电光特性，在LN薄膜上制备高效的单光子探测器为构建包括单光子源、滤波器、可调谐量子门和探测器的小规模全集成量子光子芯片提供了可能。
2019-12-19 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
Photon-number resolving detector based on a series array of superconducting nanowires
本文介绍了超导光子数分辨探测器的实验演示。它基于N个超导纳米线的串联，每个纳米线并联连接到集成电阻器。该装置提供了一个单一的电压读数，与不同纳米线吸收的光子数成比例。用GaAs衬底上的NbN薄膜制成的四元件探测器，在探测n=1-4个光子时，观察到了清晰分离的输出能级，在1300 nm波长处，单光子系统量子效率为2.6%。串联纳米线结构是有前途的，鉴于其可扩展性，大光子数和高效率。
2012-03-25 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Superconducting nanowire single-photon detectors fabricated from atomic-layer-deposited NbN
采用等离子体增强原子层沉积（PEALD）技术制备了高质量的氮化铌（NbN）超薄膜。超导纳米线单光子探测器（SNSPD）图案从这种材料表现出高开关电流和饱和的内部效率在一个广泛的偏置范围内，在1550 nm的电信波长。对数百个制造设备的统计分析表明，由于薄膜的特殊均匀性，产量接近统一。ALD-NbN材料代表了用于制造结合高效率、低抖动、低暗计数的大型单光子探测器阵列的理想超导材料。
2019-11-26 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
A four-pixel single-photon pulse-position camera fabricated from WSi superconducting nanowire single-photon detectors
我们展示了一个可扩展的读出方案的红外单光子脉冲位置相机组成的WSi超导纳米线单光子探测器（SNSPD）。对于NXN阵列，仅需要2XN导线来获得检测事件的位置。作为原理证明，我们展示了一个2 x 2数组的结果。
2013-11-14 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Superconducting Nanowire Single Photon Detectors On-Fiber
我们提出了一种新的设计超导纳米线单光子探测器（SNSPD）上的单模光纤的核心制作。所提出的设计允许光纤光模式和检测器之间的高度重叠，因此，我们制造的器件可以保持尺寸小，并保持操作速度，而不会牺牲检测效率。详细介绍了光纤上的制作方法，并给出了实验结果。所提出的方法可以利用在未来的其他光纤耦合器件的制造。
2012-11-08 cond-mat.supr-con physics.ins-det physics.optics
Afterpulsing and Instability in Superconducting Nanowire Avalanche Photodetectors
研究了基于30 nm宽纳米线的超导纳米线雪崩光电探测器的复位时间。我们研究了SNAP的复位时间对器件电感的依赖关系，发现SNAP相对于面积相同的SNSPD可以提供加速，但也有一些局限性：（1）减小SNAP的串联电感（雪崩形成所必需的）可能导致探测器在不稳定的状态下工作;（2）在最大化偏置电流裕度和最小化SNAP的复位时间之间存在折衷;以及（3）将SNAP的复位时间减少到低于约1 ns导致后脉冲。
2012-03-01 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Position-Dependent Local Detection Efficiency in a Nanowire Superconducting Single-Photon Detector
本文以10 nm空间分辨率实验探测纳米线超导单光子探测器的局部探测效率，发现其沿横截面强烈变化，并证明该效应可解释NbN探测器效率随器件几何结构变化的现象。
2015-04-20 cond-mat.supr-con physics.ins-det physics.optics
High performance fiber-coupled NbTiN superconducting nanowire single photon detectors with Gifford-McMahon cryocooler
我们提出了高性能的光纤耦合铌钛氮化物超导纳米线单光子探测器制作在热氧化硅衬底。最好的设备显示了74%的系统检测效率（DE），暗计数率为100 c/s，和半高宽的定时抖动为68 ps的偏置电流为18.0 uA下，与实际的Gifford-McMahon制冷机系统。我们还将六个探测器引入到制冷机中，并证实在100 c/s的暗计数率下，所有探测器的系统DE均高于67%。
2013-04-11 cond-mat.supr-con physics.ins-det physics.optics
Integrated superconducting nanowire single-photon detectors on titanium in-diffused lithium niobate waveguides
我们展示了非晶硅化钨超导纳米线单光子探测器在钛内扩散锂离子波导上的集成。我们展示了使用两个正交偏振方向的双向波导耦合的1550nm波长的渐逝耦合光子的原理验证检测。我们调查的内部检测效率，以及使用耦合独立的表征测量检测器的吸收。此外，我们描述的策略，以提高这些设备的产量和效率。
2021-04-26 physics.ins-det physics.optics quant-ph
A Single-Photon Imager Based on Microwave Plasmonic Superconducting Nanowire
利用单光子探测器（SPD）阵列探测单个光子的空间和时间信息在光谱学、通信、生物成像、天文观测和量子信息处理等领域具有重要的应用价值。在目前的SPD中，基于超导纳米线的探测器具有出色的性能2，但由于高带宽低温电子读出的工程难度3 -8，其集成到大规模阵列中的能力受到限制。在这里，我们解决这个问题，通过演示一个可扩展的单光子成像仪使用一个连续的光子敏感的超导纳米线微波等离子体传输线。通过适当地设计纳米线的局部电磁环境，使得纳米线引导微波等离子体激元，由光子检测事件产生的传播电压信号被减慢到光速的约2%。因此，信号到达纳米线两端的时间差自然编码了光子吸收的位置和时间。因此，只有两条读出线，我们证明了一个19.7 mm长的纳米线蜿蜒穿过286 μm * 193 μm的面积能够分辨约590个有效像素，同时记录光子的到达时间，时间分辨率为50 ps。纳米线成像仪提供了一种可扩展的方法来实现时间和空间上的高分辨率光子成像。
2016-07-29 cond-mat.supr-con physics.ins-det physics.optics
Design of polarization-insensitive superconducting single photon detectors with high-index dielectrics
本文研究了对入射光偏振不敏感的超导纳米线单光子探测器的设计。通过使用高折射率介质，纳米线和周围介质之间的折射率失配减小。这增强了具有垂直于纳米线段的电场矢量的光的吸收，这在这种检测器中通常是受阻的。基于这一原理，并专注于NbTiN纳米线器件，我们提出了几种易于实现的腔结构，同时允许高吸收效率（超过90%）和偏振不敏感性。基于超窄纳米线的设计，其中偏振灵敏度更显着，也被提出。最后，我们简要讨论了这种方法的具体优势的情况下，硅或硅钼纳米线。
2016-07-05 cond-mat.supr-con physics.ins-det physics.optics
Efficient Single Photon Absorption by Optimized Superconducting Nanowire Geometries
我们报告的模拟结果表明，超导纳米线的最佳光子吸收可以发生在填充因子远小于100%。我们还提出了我们的超导纳米线单光子探测器实现氧化硅上使用NbTiN的高性能的实验结果。
2013-05-24 cond-mat.supr-con physics.optics quant-ph
Reducing $g^{(2)}(0)$ of a parametric down-conversion source via photon-number resolution with superconducting nanowire detectors
多光子贡献对实现基于非线性过程的预示单光子源（HSPS）提出了重大挑战。在这项工作中，我们通过利用商用超导纳米线单光子探测器（SNSPD）的光子数分辨（PNR）能力来提高以这种方式产生的单光子的质量。我们报告了强度关联函数$g^{(2)}(0)$的$13 \pm 0.4 \%$降低，即使在光子源中的收集效率仅为$29.6\%$。我们的工作演示了SNSPD的PNR能力的第一个应用程序，并显示了HSPS的质量与广泛可用的技术的改进。
2021-11-30 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Design of NbN superconducting nanowire single photon detectors with enhanced infrared photon detection efficiency
我们提出了一个优化的设计纳米线超导单光子探测器，使用最近发现的位置依赖的检测效率在这些设备。该知识允许通过改变穿过导线的场分布来优化曲折导线NbN检测器的设计。为了计算具有不同几何形状的探测器的响应，我们通过有限差分时域模拟使用来自纳米线的单调局部探测效率和光吸收分布。计算预测平均吸收和边缘效应之间的折衷，导致预测的最佳线宽对于1550 nm波长接近100 nm，对于600 nm波长下降到50 nm线宽。通过在超导纳米线的顶部上沉积硅纳米线，可以增强边缘处的吸收，这提高了曲折线结构的总吸收效率以及内部检测效率。
2017-06-14 cond-mat.supr-con physics.ins-det physics.optics
Epitaxial niobium nitride superconducting nanowire single-photon detectors
用于单光子探测器的超导纳米线已经在非晶或多晶薄膜上实现。在这里，我们报告使用单晶铌薄膜超导纳米线单光子探测器（SNSPD）。通过分子束外延（MBE）在高温下在几乎晶格匹配的蓝宝石上AlN衬底上生长，NbN膜表现出高度的均匀性和均匀性。即使相对较厚的膜，制造的纳米线探测器显示饱和的内部效率在近红外波长，展示了MBE生长的NbN的潜力，实现大阵列的芯片上SNSPD和它们的集成与AlN基$χ^{(2)}$量子光子电路。
2020-06-17 physics.app-ph physics.optics
Superconducting Nanowire Single Photon Detector on Diamond
在金刚石衬底上直接制备了超导纳米线单光子探测器（SNSPD），并对其光电特性进行了表征。在不同温度下测量1310nm和632nm光子的暗计数性能和光子计数率。报道了制备适合于薄膜超导层沉积和图形化的金刚石衬底表面的方法。使用这种方法，获得具有小于300 μ m RMS表面粗糙度的金刚石衬底。
2014-01-17 physics.optics quant-ph
Superconducting series nanowire detector counting up to twelve photons
提出一种由十二个并联集成电阻的 NbN 纳米线元件串联构成的超导光子数分辨探测器，在电信波长实现 0–12 光子的十三级分辨，并表明其具备扩展动态范围的潜力。
2013-11-25 cond-mat.supr-con physics.ins-det physics.optics
Superconducting nanowire single-photon detector with ultralow dark count rate using cold optical filters
我们报道了一种具有超低暗计数率的超导纳米线单光子探测器（SSPD或SNSPD）的制作。通过在SSPD的输入端引入光学带通滤波器并在3 K下冷却滤波器，在低偏压下暗计数率降低到小于1/100。在1550 nm波长下，暗计数率为0.1cps，系统探测效率为5.6%。我们表明，量子密钥分发（QKD）超过300公里的光纤是可能的数值计算的基础上，假设差分相移QKD协议与我们的SSPD实现。
2013-07-03 cond-mat.supr-con physics.ins-det physics.optics
Superconducting nanowire single-photon detectors: physics and applications
基于超导纳米线的单光子探测器（SSPD或SNSPD）已迅速成为一种非常有前途的红外波长光子计数技术。这些器件具有高效率、低暗计数和出色的时序分辨率。在这篇评论中，我们认为SNSPD的基本工作原理和设备的行为模型。我们给出了SNSPD器件设计的演变和已经实现的性能改进的概述。我们还评估了设备的局限性和噪声机制。本文综述了SNSPD的实际制冷技术和光耦合方案。最后，我们总结了有前途的应用领域，从量子密码学到遥感。我们的目标是捕捉一个新兴的超导探测器技术的成熟门槛的详细快照。
2012-04-25 cond-mat.supr-con physics.ins-det physics.optics
NbTiN superconducting nanowire detectors for visible and telecom wavelengths single photon counting on Si3N4 photonic circuits
我们展示了铌钛氮化物超导纳米线图案化学计量氮化硅波导检测可见光和红外光子。在硅衬底上的绝缘体上使用氮化硅使我们能够同时实现可见光和红外线的光子电路，并将它们与纳米线检测器直接集成在芯片上。通过在该材料平台中实现行波检测器几何形状，我们实现了两种波长范围的高效单光子检测。我们的探测器是集成量子光学器件的理想选择，因为它们在宽带透明波导材料上提供了至关重要的功能。
2013-02-04 physics.optics quant-ph
UV-sensitive superconducting nanowire single photon detectors for integration in an ion trap
我们展示了超导纳米线单光子探测器，在315 nm的波长和3.2 K的工作温度下，系统探测效率为76 +/-4%，在饱和探测效率下，背景计数率低于每秒1个计数。我们建议将这些探测器集成到平面表面电极射频保罗陷阱中，用于捕获离子量子信息处理。我们在3.8 K下操作集成到测试离子阱结构中的检测器，有和没有典型的射频捕获电场。捕获场使系统检测效率降低9%，但不增加背景计数率。
2017-04-10 cond-mat.supr-con physics.ins-det physics.optics
Probing the Hotspot Interaction Length in NbN Nanowire Superconducting Single-Photon Detectors
我们测量的最大距离，在这两个吸收的光子可以联合触发检测事件在NbN纳米线超导单光子探测器（SSPD）微桥通过比较单光子和双光子效率的不同的总长度的桥梁，从0到400 nm。我们发现长度为$23 \pm 2$ nm。这个值是在良好的协议与准粒子云的大小在检测事件的时间。
2016-07-11 cond-mat.supr-con physics.optics quant-ph
High-efficiency WSi superconducting nanowire single-photon detectors operating at 2.5 K
我们研究了WSi超导纳米线单光子探测器（SNSPD）在2.5 K下的工作情况，该温度是超导转变温度（TC）3.4 K的70%。我们证明了饱和的系统检测效率在78 ± 2%，抖动为191 ps。我们发现，在2.5 K的抖动是有限的读出的噪声，并可以通过使用低温放大器得到改善。SNSPD在非常接近TC的温度下以高效率操作似乎是非晶WSi的独特性质。
2014-06-06 cond-mat.supr-con physics.optics
Design of micron-long superconducting nanowire perfect absorber for efficient high speed single-photon detection
尽管最近报道了非常高效的超导纳米线单光子探测器（SNSPD），但在单个器件中结合它们的其他性能优势（如高速和超低定时抖动）仍然具有挑战性。在这项工作中，我们提出了一个完美的吸收体模型和相应的检测器设计的基础上，微米长的NbN纳米线集成与二维光子晶体腔的超小模式体积，这有望同时实现近单位吸收，千兆赫计数率和宽带光学响应的3 dB带宽为71 nm。与以前的独立曲折和波导集成SNSPD相比，这种完美的吸收体设计解决了实现大型片上单光子探测器阵列在尺寸、效率、速度和带宽方面的贸易空间。
2020-02-19 physics.app-ph physics.optics
Experimental investigation of the detection mechanism in WSi nanowire superconducting single photon detectors
利用量子探测器层析成像技术研究了WSi纳米线超导单光子探测器（SSPD）的探测机理。为此，我们制备了250 nm宽和250 nm长的WSi纳米线，并测量了其对波长范围为$λ$ = 900 nm至$λ$ = 1650 nm的光子的响应。层析测量表明，探测器的响应仅取决于总的激发能。此外，对于能量Et > 0.8eV，电流能量关系是线性的，类似于在NbN纳米线中观察到的，而对于低于0.8eV的总能量，电流-能量关系偏离线性行为。
2016-06-07 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Compactly packaged superconducting nanowire single-photon detector with an optical cavity for multichannel system
我们研制了用于多通道系统的超导纳米线单光子探测器（OC-SNSPD）。为了有效的耦合，设备被安装在紧凑的光纤耦合封装后，其基板厚度从400减少到45 $μ$ m。在不同衬底厚度下测量的检测效率（DE）测量和光学耦合效率的估计表明，~98%的输入光束可以从衬底后面辐射在15 × 15 $μm^2$纳米线区域上。观察到NbN OC-SNSPD系统在1550 nm和1310 nm处的DE分别为9.5%和25%（暗计数率：100 c/s）。
2010-02-28 cond-mat.supr-con physics.optics quant-ph
Superconducting nanowire single-photon detectors at a wavelength of 940 nm
我们开发的单光子探测器包括单模光纤耦合超导纳米线，在940 nm的波长具有高的系统检测效率。该探测器包括一个6.5 nm厚，110 nm宽的NbN纳米线曲折与分布式布拉格反射器，用于提高光学吸收率的Si基板上制造。实验结果表明，通过低填充因子（1/3）和有源区（Φ = 10 μm）的设计，系统的探测效率达到60%，暗计数率为10 Hz，恢复时间<12 ns，时间抖动约为50 ps。
2015-06-25 cond-mat.supr-con physics.optics quant-ph
High-speed detection of 1550 nm single photons with superconducting nanowire detectors
超导纳米线单光子探测器具有效率高、时间抖动小、暗计数低等优点，是量子信息和科学研究的关键技术。在这项工作中，我们提出了一个探测器的单个1550 nm的光子高达78%的检测效率，低于50 ps的半高宽，158计数/秒的暗计数率的定时抖动-以及世界领先的最大计数率为1.5千兆计数/秒在3 dB的压缩。PEACOQ探测器（用于计数光量子的性能增强阵列）包括跨越光纤模式的32根直的超导氮化铌纳米线的线性阵列。该设计支持高计数率，同时对检测效率和定时抖动的影响最小。我们展示了如何通过实现每个纳米线的独立读出和通过使用时间行走校正技术来减少计数率相关的定时抖动来减轻这些权衡。这些探测器使量子通信在10 GHz时钟上变得实用。
2022-10-21 physics.app-ph physics.optics quant-ph
