Physics and application of photon number resolving detectors based on superconducting parallel nanowires
并行纳米线检测器（PND）是光子数分辨（PNR）检测器，其在亚波长尺度上使用空间复用以提供与光子数成比例的单个电输出。PND的基本结构是几个NbN超导纳米线（100 nm宽，几nm厚）的并联连接，折叠成曲折的图案。采用反应磁控溅射法在MgO（TS= 400 C）衬底上制备了3-4 nm厚的NbN薄膜，并在Ar/N2混合气体中制备了PND。设备性能的特点是速度和灵敏度。PND显示计数率为80 MHz，脉冲持续时间低至660 ps半高宽（FWHM）。构建光响应峰值的直方图，没有观察到倍增噪声积累。为了研究其工作原理，定义设计准则，并开发一种算法来估计未知光的光子数统计，开发了该设备的电学和光学等效模型。特别是，建模提供了新的洞察力的物理限制的检测效率和这些检测器的复位时间。PND在简单性、灵敏度、速度和乘法噪声方面显著优于现有的PNR检测器。
2009-02-27 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 kilopixel array of superconducting nanowire single-photon detectors
我们提出了一个1024单元的超导纳米线单光子探测器（SNSPD）成像阵列，采用32 × 32的行列复用架构。大阵列对于诸如成像、光谱学或粒子探测的应用是期望的。
2019-08-28 physics.ins-det physics.optics
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
16-Element Superconducting Nanowire Single-Photon Detector for Gigahertz Counting at 1550-nm
我们提出了一个线性阵列，16个元素，超导纳米线单光子探测器与83.4 $\%$系统检测效率在1550 nm和9.6 ns的平均每个元素的死时间，使计数在1千兆计数每秒与$>50\%$系统检测效率。该装置是在现有的可扩展的商业过程中设计和制造的。
2021-03-25 physics.ins-det 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
Self-aligned multi-channel superconducting nanowire avalanche photodetector
我们描述了一个微加工过程，允许耦合的单模通信光纤阵列的个人超导纳米线单光子探测器（SNSPD）。作为原理证明，我们展示了四个探测器在同一硅片上的集成，包括两个标准的单节纳米线探测器和两个超导纳米线雪崩光电探测器（SNAP）与修改的串联结构，没有外部电感，并比较它们的性能。SNAP显示饱和系统检测效率为16%，而暗计数率小于20 Hz，而不使用光子再循环反射器。与标准SNSPD相比，SNAP还具有双倍的信噪比、更短的复位时间（~ 4.9 ns衰减时间）和更好的定时抖动（62 ps FWHM）。
2016-01-07 physics.ins-det physics.optics
Kinetic-inductance-limited reset time of superconducting nanowire photon counters
我们研究了在1550 nm波长的光脉冲检测后超导NbN纳米线光子计数器的恢复，并提出了一个模型，定量占我们的观察。复位时间被发现是有限的这些纳米线，这迫使计数率和检测效率或有效面积之间的权衡大的动力学电感。可用的大小和高检测效率的设备被发现具有复位时间的数量级长于其固有的光响应时间。
2005-10-26 physics.ins-det physics.optics
A Near-Infrared 64-pixel Superconducting Nanowire Single Photon Detector Array with Integrated Multiplexed Readout
我们展示了一个64像素的超导纳米线单光子探测器的自由空间耦合阵列，在近红外范围内的高检测效率进行了优化。一个集成的，易于扩展的，多路复用读出方案被用来减少读出线的数量为16。低温，光学和电子封装读出阵列，以及表征测量进行了讨论。
2015-04-10 physics.ins-det 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
High performance NbN nanowire superconducting single photon detectors fabricated on MgO substrates
我们展示了高性能的纳米线超导单光子探测器（SSPD）上生长的NbN薄膜在与单片集成兼容的温度。用直流磁控溅射法在400 ℃下在MgO衬底上沉积了厚度为150 ~ 3 nm的NbN薄膜。研究了沉积参数对NbN薄膜超导性能的影响，优化了NbN薄膜的超导性能。在最佳工艺条件下制备了不同厚度（7 ~ 3 nm）的高质量NbN薄膜。对SSPD进行了电学和光学表征。在4.2K下测得的最高QE值在1300 nm处为20%。
2007-12-19 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 parallel nanowire detector with photon number resolving functionality
我们提出了一种新的光子数分辨探测器（PNR），并行纳米线探测器（PND），它使用亚波长尺度上的空间复用，提供一个单一的电输出成比例的光子数。PND的基本结构是几个NbN超导纳米线（100 nm宽，几nm厚）的并联连接，折叠成曲折的图案。为了深入了解其工作原理，开发了该设备的电气和光学等效物。在Ar/N2混合气体中通过反应磁控溅射在蓝宝石（衬底温度TS= 900 ℃）或MgO（TS= 400 ℃）衬底上生长的3-4 nm厚的NbN膜上制备PND。设备性能的特点是速度和灵敏度。光响应的半高宽（FWHM）低至660 ps。PND在80 MHz重复率下显示计数性能。构建光响应峰的直方图，没有观察到倍增噪声累积，并且可以估计单光子量子效率为QE=3%（在700 nm波长和4.2 K温度下）。PND在简单性、灵敏度、速度和乘法噪声方面显著优于现有的PNR检测器。
2008-07-03 physics.ins-det
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
Laser-lithographically written micron-wide superconducting nanowire single-photon detectors
我们展示了利用激光光刻技术在硅衬底上制作微米级硅化钨超导纳米线单光子探测器。我们显示饱和的内部检测效率与线宽度从0.59 $μ$ m到1.43 $μ$ m在1550 nm的照明下。我们展示了直线，以及曲折的结构。单光子灵敏度显示在长度达4 mm的设备中。激光光刻写入的器件允许大面积的快速和容易的结构化，同时对于大约1 $μ$ m的线宽保持饱和内部效率。
2021-12-15 physics.ins-det 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
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
Single-channel electronic readout of a multipixel superconducting nanowire single photon detector
我们提出了一种时间超过阈值读出技术计数激活的像素从超导纳米线单光子探测器（SNSPD）阵列的数量。这种技术保持了单个像素的固有定时抖动，不会对低温恒温器施加额外的热负载，并保持了时间标记器的固有计数率。我们证明了一个四像素设备的原理操作。此外，我们表明，给定一些允许的误差阈值，可以可靠地读出的像素的数量与单个像素响应的固有信噪比成线性关系。
2019-11-12 physics.ins-det quant-ph
Quantum detector tomography of a high dynamic-range superconducting nanowire single-photon detector
我们演示和验证量子探测器断层扫描的超导纳米线单光子探测器（SNSPD）的多路复用方案，允许测量高达71000个光子每输入脉冲。我们重建了该器件在低光子数区的正算子值测度（POVM），并使用提取的参数来显示跨越器件整个动态范围的POVM。我们通过寻找亮态的平均光子数来验证这一点。我们的工作表明，一个可靠的量子描述的大规模SNSPD设备是可能的，并应适用于其他复用配置。
2021-04-19 physics.ins-det quant-ph
A countermeasure against bright-light attack on superconducting nanowire single-photon detector in quantum key distribution
提出了一种用于超导纳米线单光子探测器的主动防闩锁系统。我们实验测试它对强光攻击，以前用于妥协的安全性的量子密钥分发。虽然我们的系统检测连续致盲，检测器被证明是部分致盲和控制的特别定制的序列的明亮的脉冲。提出了改进措施。
2019-09-16 physics.app-ph physics.ins-det 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
64-pixel NbTiN superconducting nanowire single-photon detector array for spatially resolved photon detection
我们提出了二维排列的64像素NbTiN超导纳米线单光子探测器阵列的空间分辨光子探测的表征。NbTiN薄膜沉积在热氧化的硅衬底上，使高产量的高品质SSPD像素的生产，所有64 SSPD像素显示出均匀的超导特性。此外，所有像素都显示出单光子灵敏度，并且64个像素中的60个在光子吸收后显示出高于90%的脉冲产生概率。由于单模光纤在不同的光纤尖端和有源区之间的距离照射的结果，在每个像素的系统探测效率的变化表现出合理的高斯分布来代表光子通量强度的空间分布。
2014-01-31 physics.ins-det physics.optics
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
Timing performance of 30-nm-wide superconducting nanowire avalanche photodetectors
我们研究了基于30 nm宽纳米线的超导纳米线雪崩光电探测器（SNAP，也称为级联开关超导单光子探测器）的定时抖动。在接近开关电流的偏置电流（IB）下，SNAP显示出低于35 ps的FWHM高斯抖动，类似于标准的100 nm宽的超导纳米线单光子探测器。在较低的IB值，仪器响应函数（IRF）的检测器变得更宽，更不对称，并转移到更长的时间延迟。我们可以重现实验观察到的IRF时移在模拟的基础上，一个简单的物理图像，并解释这种效果。
2012-03-06 physics.ins-det
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
Stable, high-performance operation of a fiber-coupled superconducting nanowire avalanche photon detector
提出了一种稳定、高性能的光纤耦合NbTiN超导纳米线雪崩光子探测器（SNAP）。我们演示了无后脉冲操作串联连接的两个SNAP（SC-2SNAP），即使在没有扼流圈电感器，实现了比标准SSPD快7.7倍的响应速度。SC-2SNAP器件在2.3K下工作时，系统探测效率达到81.0%，具有较宽的偏置电流裕度，暗计数率为6.8counts/s，半峰全宽定时抖动为68 ps。
2017-01-25 cond-mat.supr-con physics.ins-det quant-ph
Superconducting Nanowire Single-Photon Detectors for Quantum Information
超导纳米线单光子探测器（SNSPD）是一种基于单光子对库珀对断裂效应的量子极限超导光探测器，与同类探测器相比，具有更高的探测效率、更低的暗计数率、更高的计数率和更低的定时抖动。SNSPD在量子信息处理中有着广泛的应用，包括量子密钥分发和光量子计算。本文综述了量子信息对单光子探测器的要求，以及SNSPD的原理、关键指标、最新性能问题和其他相关问题。SNSPD在量子信息方面的代表性应用也将被涵盖。
2020-05-31 cond-mat.supr-con physics.ins-det quant-ph
High-detection efficiency and low-timing jitter with amorphous superconducting nanowire single-photon detectors
非晶材料超导纳米线单光子探测器（SNSPD）的研究取得了很大的进展，具有优异的性能，对许多研究领域产生了重大影响。尽管SNSPD显示出有史以来最高的系统检测效率（SNR），但非晶材料通常会导致较低的临界电流，这会影响其抖动性能。将非常低的抖动和高抖动相结合仍然是一个挑战。在这里，我们报告了基于非晶MoSi的高效超导纳米线单光子探测器，结合系统抖动低至26 ps和在1550 nm处的80%的反射率。我们还报告了对抖动行为的详细观察，这暗示了固有的限制，并对SNSPD性能产生了实际影响。
2018-02-06 cond-mat.supr-con physics.ins-det quant-ph
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
Superconducting Nanowire Single-Photon Detectors and effect of accumulation and unsteady releases of excess energy in materials
通用容错量子计算机有望彻底改变计算，但目前受到其组成超导量子比特的过度噪声的限制。确定这种过量噪声的主要来源将有助于更清楚地了解如何在未来的超导系统中减轻它。超导纳米线单光子探测器（SNSPD）是似乎不会受到这种影响的设备，并具有极低的暗计数背景。我们建议使用SNSPD作为低本底实验室来研究超导系统中的噪声积累过程，目的是解释和减轻相关量子信息系统中的噪声。通过这些研究，我们还旨在将SNSPD的敏感波长提高到目前的10微米以上，这将为暗物质探测、生物学、空间科学和量子传感开辟新的领域。
2022-04-05 astro-ph.IM physics.ins-det 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
Constriction-limited detection efficiency of superconducting nanowire single-photon detectors
我们研究了在许多名义上相同的设备之间观察到的超导纳米线单光子探测器的探测效率的大的变化的来源。通过电学和光学测量，我们推断这些变化是由“收缩“引起的：纳米线的高度局部化区域，超导电流的有效横截面积减少。这些收缩将DC偏置电流密度限制在远低于其在导线的其余部分上的临界值，并且因此防止检测效率达到仅当它们被偏置在临界电流密度附近时在这些器件中出现的高值。
2007-01-22 physics.ins-det
Low kinetic inductance superconducting $MgB_{2}$ nanowire photon detectors with a 100 picosecond relaxation time
超导纳米线的特性决定了超导纳米线单光子探测器的性能水平。通常采用的大面积SNSPD的复位时间为5- 10 ns，已知其受到纳米线动态电感的限制。（波导集成）SNSPD防止由于闭锁到永久电阻状态而使它们偏置到接近临界电流。为了减少SNSPD中的复位时间，需要具有低动力学电感和快速电子能量弛豫的超导纳米线。在本文中，我们报道了窄（15- 100 nm）和长（高达120 $μ$ m）超导$MgB_{2}$纳米线提供这样的组合属性。在5 nm厚的$MgB_{2}$膜，使用混合物理化学气相沉积，电子弛豫时间为12 ps，临界温度为32 K，和临界电流密度为5 × $10^{7}$ A/ $cm^{2}$（在4.8 K）。使用微波反射计，我们测量到的动力学电感Lk 0（4.8K）=1.3-1.6 pH/sqr的纳米线的宽度，这导致在磁场穿透深度为90 nm。这些值非常接近原始$MgB_{2}$中的值。对于120 $μ$ m长的纳米线，响应时间仅为100 ps，即以前报道的类似尺寸的NbN纳米线光子探测器的1/80。
2020-10-08 cond-mat.supr-con physics.ins-det
Frequency-Multiplexed bias and readout of a 16-pixel Superconducting Nanowire Single-Photon Detector Array
我们展示了一个16像素阵列的射频超导纳米线单光子探测器与集成和可扩展的频分复用架构，减少了所需的偏置和读出线到一个单一的微波馈线。讨论了嵌入在谐振电路中的光子敏感纳米线的电学行为，以及单个探测器的光学性能和定时抖动。除了单像素测量，我们还演示了16像素阵列的时间，空间和光子数分辨率的操作。
2017-04-28 cond-mat.supr-con physics.ins-det
Active Quenching of Superconducting Nanowire Single Photon Detectors
超导纳米线单光子探测器通常使用恒流源进行偏置，并以比探测器的峰值正常畴电导大一个数量级的电导进行分流。虽然需要这种设计选择来确保正常域的猝灭，但使用小负载电阻会限制检测器的脉冲幅度、上升沿压摆率和恢复时间。在这里，我们探讨了主动淬火正常域的可能性，从而消除了需要分流检测器在一个小电阻。我们首先考虑的理论性能的主动淬火超导纳米线单光子探测器，并在被动淬火设备相比，我们预测大致一个数量级的改善在这种配置中实现的转换速率和峰值电压。比较了主动和被动淬灭超导纳米线单光子探测器的实验性能。结果表明，相比被动淬火设备，主动淬火探测器同时表现出改善的计数率，暗计数率，和定时抖动。
2019-11-27 physics.ins-det
Scalable Cryogenic Read-out Circuit for a Superconducting Nanowire Single-Photon Detector System
超导纳米线单光子探测器（SNSPD）是利用光子的量子信息科学应用的领先技术，并且它们在光子匮乏的经典成像应用中发现越来越多的用途。关键的探测器特性，如定时分辨率（抖动），复位时间和最大计数率，是由读出电子感测和放大的光子探测信号的严重影响。我们描述了SNSPD的读出电路，使用商业现成的放大器在低温下工作。我们的设计展示了35 ps的时序分辨率和超过2x10^7计数每秒的最大计数率，同时保持每个通道<3 mW的功耗，使其适合多通道读出。
2018-05-11 physics.ins-det
Niobium superconducting nanowire single-photon detectors
我们研究了由超薄Nb制成的超导纳米线光子探测器的性能。直接比较这些探测器和类似的纳米线探测器制造的NbN。我们发现，Nb探测器是显着更容易受到比NbN的热不稳定性（闭锁）在高偏压。我们表明，可以通过降低读出的输入电阻来稳定器件。以这种方式优化的Nb探测器被示出为具有相同几何形状的类似的大有效面积NbN探测器的复位时间的约2/3，对于470 nm处的单光子具有约6%的探测效率。
2009-01-08 cond-mat.supr-con physics.ins-det
Demonstration of microwave multiplexed readout of DC biased superconducting nanowire detectors
超导纳米线具有光谱覆盖范围广、时间分辨率高等优点，被广泛用作灵敏的单光子探测器。我们描述了一个演示的直流偏置超导纳米线单光子探测器阵列读出的微波复用电路。在该设计中，每个单独的纳米线是谐振LC电路的一部分，其中电感由纳米线的动力学电感支配。该电路还包含两个平行板电容器，其中一个与电感器并联，另一个耦合到微波传输线，该微波传输线将信号传送到低温低噪声放大器。所有的纳米线都通过电阻器连接到单个DC偏置线，该DC偏置线使得纳米线能够被电流偏置接近其临界电流。当光子撞击纳米线时，它会产生一个正常的热点，在LC电路上产生一个电压脉冲。该脉冲在由品质因数固定的时间段内以LC电路的谐振频率振铃下降。我们目前的测量这些设备的阵列和评估其性能的频率和时间响应。
2019-05-16 astro-ph.IM physics.ins-det
Geometrical jitter and bolometric regime in photon detection by straight superconducting nanowire
我们提出了一个直接观察的几何抖动的单光子探测的直线超导纳米线。采用与超导纳米线单光子探测器（SNSPD）技术类似的差分测量技术，对180 μm长的纳米线进行了测量。非高斯几何抖动表现为纳米线响应于检测到的光子的延迟时间（等待时间）的宽的几乎均匀的概率分布（直方图）。读出电子器件的白电噪声导致直方图的加宽的高斯形边缘。减去噪声贡献，我们发现几何抖动的标准偏差为8.5 ps，分布的半峰全宽（FWHM）为29 ps。FWHM对应于电信号沿纳米线的传播速度为$6.2\times10^{6}$ m/s或光速的0.02。可替代地，从所测量的纳米线的一阶自谐振的中心频率估计传播速度。这两个值彼此吻合良好，并与以前报道的值。随着入射光子通量强度的增加，宽的概率分布坍缩成窄得多的高斯分布，其标准偏差由电子噪声控制。我们将直方图的崩溃与从离散的单光子探测到均匀的测辐射热状态的过渡联系起来
2019-02-20 physics.ins-det
Single-photon detection in the mid-infrared up to 10 micron wavelength using tungsten silicide superconducting nanowire detectors
本文研制WSi超导纳米线单光子探测器，在10 μm波长实现饱和内部探测效率，为中红外化学传感、LIDAR、暗物质搜寻及系外行星光谱学提供低暗计数、高稳定方案。
2020-12-17 physics.ins-det
Local thermal fluctuations in current-carrying superconducting nanowires
我们分析了不同类型的内部电子能量的波动对直载流超导纳米线的暗速率和光子计数的影响。暗计数出现由于热波动的统计独立的细胞的有效尺寸的顺序的相干长度;每个计数对应于一个逃逸的平衡态通过一个适当的鞍点。对于光子计数，在检测效率的光谱中的确定性截止的光谱增宽可以通过具有与暗计数相同的有效体积的单元内的电子能量的局部热波动来现象性地解释。
2020-10-20 cond-mat.supr-con physics.ins-det
Physical mechanisms of timing jitter in photon detection by current carrying superconducting nanowires
我们研究了不同弯曲分数的曲折纳米线中光子计数出现的时间抖动。时间抖动是载流超导纳米线中光子吸收和正常畴出现之间随机时间延迟的概率密度，揭示了两种不同的潜在物理场景。在确定性的制度，这是实现在大电流和光子能量，抖动控制的位置相关的检测阈值在曲折的直线部分，并与电流减小。在小的光子能量，抖动增加，其电流依赖性消失。在这种概率制度抖动控制的泊松过程中，磁涡流跳随机跨越导线的弯曲附近的区域。
2017-09-06 cond-mat.supr-con physics.ins-det
Superconducting nanowires as high-rate photon detectors in strong magnetic fields
超导纳米线单光子探测器能够在大的光谱范围内进行单光子探测，具有接近1的探测效率、皮秒定时抖动以及在高达10 $^{9}$计数/s的速率下的低于10 $μ$ m的位置分辨率。为了将这一技术应用于核物理实验，我们采用离子束辅助溅射法制备了氮化铌纳米线探测器，并测试了它们在强磁场中的性能。我们证明，这些设备是能够检测400 nm波长的光子与饱和的内部量子效率在3 K的温度和磁场可能高达5 T的高速率和几乎为零的暗计数。
2019-11-12 astro-ph.IM cond-mat.supr-con hep-ex
IR- and visible- light single photon detection in superconducting $MgB_{2}$ nanowires
基于低Tc材料的最先进的超导纳米线单光子探测器达到100%的量子效率。然而，响应时间限于>1-10 ns。最近，已经表明，由于低得多的动力学电感，在120 μ m长的$MgB_{2}$纳米线中可以实现100 ps的响应速率。在这项工作中，我们实验证明，这样的$MgB_{2}$纳米线的功能作为单光子探测器的可见光（$λ$ = 630 nm）和红外（$λ$ = 1550 nm）光子时，偏置接近临界电流，与暗计数率<10 cps。对于类似的纳米线长度，$MgB_{2}$光电探测器在速度上超过NbN SNSPD至少一个数量级。这种光电探测器为单光子探测器提供了一个平台，该探测器具有大探测器面积和高达10 GHz的响应率与单个读出线的长期组合。
2020-10-08 cond-mat.supr-con physics.app-ph physics.ins-det
