Bright single InAsP quantum dots at telecom wavelengths in position-controlled InP nanowires: the role of the photonic waveguide
我们报道了嵌入在InP光子纳米线波导中发射电信波长的明亮的单个InAsP量子点的选址生长。我们证明了一个戏剧性的依赖于发射波长和纳米线直径的发射速率。利用适当设计的波导，根据点的发射波长定制，对于在电信O波段发射的量子点，获得了近两个数量级（0.4kcps至35 kcps）的计数率的增加。使用发射波长优化的波导，我们展示了明亮的，窄线宽的发射从单个InAsP量子点与前所未有的调谐范围从880 nm到1550 nm。这些结果为使用确定性生长的InAsP/InP纳米线量子点在电信波长下实现高效单光子源铺平了道路。
2018-02-03 cond-mat.mes-hall physics.optics
Spontaneous emission inhibition of telecom-band quantum disks inside single nanowire on different substrates
研究了InP纳米线中电信波段InAs量子盘的受抑制自发发射。我们已经评估了不同圆盘直径和厚度对抑制的影响。我们还比较了直立的InP纳米线和那些纳米线铺设在二氧化硅（SiO2），硅（Si）衬底上的抑制。我们发现当我们把NW放在高折射率的Si材料上时，抑制作用发生了改变。实验上，对于在SiO2和Si衬底上的NW，在1,500 nm处的Qdisk发射的抑制因子$ζ$分别从4.6减小到2.5。这些抑制甚至比6.4的常设西北小得多。抑制因子与从Qdisk到基导模的耦合和辐射模的连续谱计算的抑制因子吻合得很好。我们的观察可以是有用的集成的NW作为光源的光子纳米器件。
2014-05-30 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Superconducting nanowire photon number resolving detector at telecom wavelength
光电转换是光学探测器的基础，可以是线性或非线性的。当需要高灵敏度时，使用单光子探测器（SPD），其在强非线性模式下操作，其响应与光子数无关。然而，光子数分辨（PNR）探测器是需要的，特别是在量子光学中，其中n光子态是常规产生的。在量子通信中，PNR功能是许多用于建立、交换和测量纠缠的协议的关键，并且可以用于检测光子数分裂攻击。具有单光子灵敏度的线性检测器也可以用于在极低的光水平下测量时间波形，例如在长距离光通信、荧光光谱、光时域反射测量中。我们在这里展示了一个PNR探测器的基础上平行超导纳米线和能够计数多达4个光子在电信波长，超低暗计数率和高计数频率。
2007-12-19 physics.optics
Nanoantenna enhancement for telecom-wavelength superconducting single photon detectors
超导纳米线单光子探测器作为一种关键的红外光子计数技术正在迅速崛起。两个正面耦合的银偶极纳米天线，模拟在1480 nm和1525 nm的谐振，在两个步骤的过程中制造。当照射天线时，观察到系统检测效率提高了50%至130%。这为增加超导纳米线的吸收提供了一条途径，创造了更大的有源区，并在更长的波长下实现了更有效的检测。
2015-01-14 cond-mat.supr-con physics.optics quant-ph
Broadband telecom transparency of semiconductor-coated metal nanowires: more transparent than glass
提出了涂覆有高介电常数电介质的金属纳米线（NW）作为强烈减少导电NW的光散射的手段，使它们在电信中感兴趣的红外波长处透明。基于一个简单的，普遍的法律来自静电参数，我们找到适当的参数，以减少混合金属-电介质NW的散射效率由高达三个数量级相比，均匀的金属NW的散射效率。我们表明，金属@电介质结构是更强大的制造缺陷比类似的电介质@金属的。透明区域的带宽完全覆盖近红外电信范围。虽然这种效果在垂直入射和给定偏振下是最佳的，但严格的理论和数值计算表明，透明度对偏振和入射角的变化是鲁棒的，并且对于相对密集的周期性或随机排列也是如此。基于金属纳米线的大量应用可以受益于这种不可见性。
2013-06-20 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Single photonics at telecom wavelengths using nanowire superconducting detectors
单光子应用--例如量子密钥分发--依赖于单光子的传输，并且需要光学探测器能够实现的极限灵敏度。单光子探测器必须将包含单个光子的光脉冲的能量转换为可测量的电信号。我们报告的光纤耦合超导单光子探测器（SSPD）的规格超过雪崩光电二极管（APD），在电信波长，灵敏度，时间分辨率和重复频率。通过测量单个半导体量子点产生的1300 nm单光子态的强度关联函数g（2）（t）证明了这种改进的性能。
2006-10-12 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
GHz detection rates and dynamic photon-number resolution with superconducting nanowire arrays
本文报道了一种由14个独立像素组成的超导纳米线阵列探测器，实现90%系统探测效率、1.5 GHz检测速率和动态光子数分辨，并展示了74%和57%的双光子与三光子保真度。
2023-06-20 physics.optics quant-ph
Origin of performance enhancement of superconducting nanowire single-photon detectors by He-ion irradiation
本文揭示氦离子辐照通过形成He气泡和Si衬底非晶化降低超导薄膜与衬底间热导，从而提升SNSPD灵敏度，并实现选择性局部调控以改善探测器性能。
2025-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.ins-det
Continuous-wave operation and 10-Gb/s direct modulation of InAsP/InP sub-wavelength nanowire laser on silicon photonic crystal
利用低温下的光抽运技术，在硅光子晶体上实现了亚波长（~111 nm直径）单纳米线（NW）连续波（CW）激光器，并实现了10 Gb/s的直接调制。为了估计小信号响应和伪随机位序列（PRBS）调制我们的CW激光器，我们采用了一种新的信号检测技术，采用超导单光子探测器和时间相关单光子计数模块。结果表明，我们的NW激光器在10 Gb/s以上被明确调制，并获得了一个开放的眼模式。这是第一个演示的电信波段CW NW激光器与高速PRBS调制。
2017-02-09 physics.optics
Triangular Quantum Photonic Devices with Integrated Detectors in Silicon Carbide
三角形截面的SiC光子器件已经被研究作为一种有效的和可扩展的路线，用于将色心集成到量子硬件中。在这项工作中，我们探索了有效的收集和检测色心发射的三角形截面的SiC波导通过引入一个光子晶体反射镜在其一侧和超导纳米线单光子探测器（SNSPD）的其他。我们的模型化的具有随机定位的发射器的三角形横截面器件具有89%的到期望的光学模式的最大耦合效率，并且在超过一半的配置中具有高耦合效率（> 75%）。首次在4 H-SiC上溅射了NbTiN薄膜，并测量了该薄膜的电学和光学性能。我们发现，输运性质类似于SiO2衬底上的NbTiN的情况，而消光系数对于1680 nm波长高出50%。最后，我们进行了三角形横截面波导集成SNSPD的差分时域模拟，以确定最佳的纳米线几何形状，用于有效地检测TE和TM偏振模式的光。
2022-12-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Design of broadband high-efficiency superconducting-nanowire single photon detectors
在本文中，几个设计，以最大限度地提高超导纳米线单光子探测器的吸收效率进行了研究。使用由金镜和SiO2层组成的简单光学腔，吸收效率可以提高到97%以上：这一结果通过实现在1.31微米处具有85%的整体系统检测效率的NbTiN基检测器而在实验上得到证实。计算结果表明，通过将纳米线夹在两个介质布拉格反射器之间，优化结构可以在峰值波长处达到单位吸收（> 99.9%）。为了实现宽带高效率，考虑了不同的方法：波导耦合检测器。在这项工作中进行的计算表明，通过正确地确定波导和纳米线的尺寸，可以设计在几百nm的波长范围内吸收超过95%的注入光子的偏振不敏感探测器。我们提出了一种探测器设计，利用GAN/AlN波导，因为这些材料允许晶格匹配的外延沉积的Nb（Ti）N薄膜，并在很宽的波长范围内是透明的。
2016-02-22 cond-mat.supr-con physics.ins-det physics.optics
High performance superconducting nanowire single photon detectors operating at temperature from 4 to 7 K
我们实验研究NbTiN超导纳米线单光子探测器的性能高于传统的吉福德-麦克马洪制冷机的基础温度（2.5 K）。通过定制设计和厚度（8 - 13 nm）的探测器，高性能，高工作温度，从可见光到电信波长的单光子探测被证明。在4.3 K下，785 nm波长的探测效率为82%，时间抖动为30 $\pm$ 0.3 ps.此外，对于1550 nm和类似的工作温度，我们测得的检测效率高达64%。最后，我们表明，在温度高达7 K，单位内部效率保持可见光谱。我们的工作是特别重要的，允许大规模实施超导单光子探测器结合热源，如自由空间光学窗口，低温电子，微波源和有源光学元件的复杂的量子光学实验和生物成像。
2019-06-21 physics.ins-det physics.optics
Geometry-enabled magnetic resilience in superconducting nanowire single-photon detectors
Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）；QuTech, Delft University of Technology（QuTech，代尔夫特理工大学）；Northeastern University（东北大学）
研究通过系统表征NbTiN SNSPDs在磁场下的性能，展示低偏置电流下检测效率提升及高电流下抑制现象，优化纳米线宽度以实现宽范围光子能量下的饱和检测效率。
2026-05-08 cond-mat.supr-con physics.app-ph physics.ins-det
Tunable polarization-entangled near-infrared photons from orthogonal GaAs nanowires
利用正交GaAs纳米线生成可调谐的近红外偏振纠缠光子，实现量子态的可控转变与高保真度
2025-12-02 physics.optics quant-ph
Generation of degenerate, factorizable, pulsed squeezed light at telecom wavelengths
我们描述了一个周期性极化的KTP晶体，产生一个纠缠，双模，压缩态与正交偏振，几乎相同的，可因子化的频率模式，和一些光子在不需要的频率模式。我们聚焦泵浦光束，以在两个模式之间创建近似圆形的联合光谱概率分布。在解开这两个模式后，我们观察到Hong-Ou-Mandel干涉，当应用8.6 nm带宽的光谱滤波器时，原始（背景校正）可见度为86%（95%）。我们用超导纳米线单光子探测器和光子数分辨跃迁边传感器测量了纠缠和解纠缠压缩态的二阶光子关联。这两种方法都同意并验证了检测到的模式包含所需的光子数分布。
2011-11-16 physics.optics quant-ph
Full Vectorial Modeling of Second Harmonic Generation in III-V-on-insulator Nanowires
我们在亚波长III-V-绝缘体波导中模拟二次谐波产生。大的折射率对比度引起强的纵向电场分量，在非线性转换中起重要作用。我们发现，许多不同的波导尺寸是适合于有效的转换的基本准TE泵浦模式周围的1550 nm的电信波长的高阶二次谐波模式。
2020-01-07 physics.optics
Cryogenic Dielectric Metasurface-Integrated Superconducting Nanowire Single-Photon Detectors
本文提出一种极低温介电超材料集成的单元素SNSPD，通过减小活性区域实现高SDE，并在电信波长处实现偏振分辨光探测。
2025-12-18 physics.optics quant-ph
On-chip multiplexed multiple entanglement sources in a single silicon nanowire
片上硅（SOI）光子电路以其低损耗、小尺寸、兼容CMOS和电信通信技术等优点，成为最有前途的可扩展量子信息技术平台。多路复用纠缠源包括：基于1cm长单根硅纳米线的能量时间纠缠源、时间箱纠缠源和偏振纠缠源，所有这些源都兼容（100 GHz）密集波分复用（DWDM）系统。利用双光子干涉图、Bell不等式和量子态层析等方法对纠缠源的性质进行了表征。在超过5个通道对上产生多个缠结，具有约97%（100%）的高原始（净）活力。这些纠缠源的发射光谱亮度达到4.2 × 105 /（s·nm·mW）。比较了连续泵浦和脉冲泵浦下产生的光子对的质量。这些高质量的多路复用纠缠源使它们非常有希望用于未来的最小化量子通信和计算系统。
2017-05-09 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
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
Generation of parabolic similaritons in tapered silicon photonic wires: comparison of pulse dynamics at telecom and mid-IR wavelengths
研究了锥形硅光子纳米线（Si-PhNWs）在电信（λ=1.55 μm）和中红外（λ=2.2 μm）波段的抛物型自相似光脉冲的产生。我们的计算研究是基于一个严格的理论模型，该模型充分描述了线性和非线性光学效应对脉冲在任意变化宽度的Si-PhNW中传输的影响。数值模拟表明，在正常的色散制度，光脉冲自然演变成抛物线脉冲传播毫米长的锥形Si-PhNW，与此脉冲整形过程的效率是强烈依赖于光谱和脉冲参数制度的设备操作，以及特定形状的Si-PhNW。
2013-07-05 physics.optics
Matrix of integrated superconducting single-photon detectors with high timing resolution
我们展示了一个大的网格上的单个芯片上的可寻址超导单光子探测器。每个探测器元件都完全集成到一个独立的波导电路中，在电信波长上具有定制功能。通过直接在绝缘体上硅波导的顶部上制造行波几何形状的纳米线检测器来实现高器件密度。我们的超导单光子探测器矩阵包括针对高探测效率、低暗计数率和高定时精度而优化的探测器设计。作为一个例子，我们利用一个特别短的纳米线设计的高定时分辨率，以解决个别光子往返在硅环谐振器的腔衰荡测量。
2013-02-05 physics.optics quant-ph
A 16-channel fiber array-coupled superconducting single-photon detector array with average system detection efficiency over 60% at telecom wavelength
我们报告了一个紧凑的，可扩展的，高性能的超导纳米线单光子探测器（SNSPD）阵列，通过使用多通道光纤阵列耦合配置。对于直径为18 μ m的有源区，在1550 nm的电信波长照明的单个像素，我们实现了一个芯片上的像素产量为13/16，平均系统检测效率为69%，暗计数率为160 cps，最小定时抖动为74 ps，最大计数率为~40 Mcps。相邻信道间的光串扰系数优于-60 dB。光纤阵列耦合探测器的性能与耦合到单个光纤的独立探测器相当。我们的方法是有前途的可扩展的，高性能，高产量的SNSPD的发展。
2020-12-29 physics.ins-det physics.optics quant-ph
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
Resolving photon numbers using a superconducting tapered nanowire detector
时间和数量分辨光子探测是光子量子信息处理的关键。现有的光子数分辨（PNR）探测器通常具有有限的定时和暗计数性能，或者需要复杂的制造和操作。在这里，我们展示了一个PNR检测器在电信波长的基础上，一个单一的超导纳米线与集成阻抗匹配锥。原型设备能够分辨多达五个吸收的光子，并且具有16.1 ps的定时抖动，<2 c.p.s.。器件暗计数率，$\sim$ 86 ns复位时间，以及1550 nm处5.6%的系统检测效率（无腔）。单光子和双光子响应之间的特殊区别是符合计数的理想选择，并使我们能够直接观察到从Hong-Ou-Mandel干涉仪的单个输出端口的光子对的聚束。这种探测器结构可以提供一个实用的解决方案，需要高的时间分辨率和少光子歧视的应用。
2019-11-21 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Single-photon detectors combining ultra-high efficiency, detection-rates, and timing resolution
高效率、高时间分辨率、低暗计数和高光子探测率的单光子探测对于广泛的光学测量是至关重要的。虽然之前已经报道了高效的检测器，但将所有性能参数组合在单个设备中仍然是一个挑战。在此，我们展示了一个宽带NbTiN超导纳米线探测器，其效率超过92%，光子探测率超过150 MHz，暗计数率低于130 Hz，在Gifford-McMahon低温恒温器中运行。此外，通过仔细优化探测器设计和读出电子器件，我们达到了14.80ps（13.95ps去耦）的超低系统定时抖动，同时保持高检测效率。
2017-07-31 cond-mat.mes-hall physics.ins-det physics.optics
Waveguide Integrated Superconducting Single Photon Detectors Implemented as Coherent Perfect Absorbers
理想的单光子探测器的核心是活性材料，其理想地吸收光子并将其转换为可辨别的电子信号。大的活性材料体积有利于高效吸收，但通常以转换效率、噪声、速度和定时精度为代价。目前的工作演示了如何相干完美吸收的概念可以用来放松这种权衡的波导集成超导纳米线单光子探测器。在绝缘体上硅波导顶部的一个非常短（8.5 $μ$ m长）和窄（8 $\times$ 35 nm $^2$）的U形NbTiN纳米线通过在其周围蚀刻一个不对称的纳米束腔而变成一个完美的吸收体。在2.05 K下，探测器显示出对于1545 nm光子的$\sim$ 96 $\pm$ 12%的片上量子效率，固有暗计数率$<$ 0.1 Hz。估计的定时抖动为$\sim$ 53 ps半高全宽，复位时间为$<$ 7 ns，均受读出电子学的限制。这种架构能够将超紧凑的探测器性能推向理想的极限，因此有望在量子光学中找到无数的应用。
2014-09-05 cond-mat.supr-con physics.ins-det physics.optics
Design for ultrahigh-Q position-controlled nanocavities of single semiconductor nanowires in 2D photonic crystals
利用时域有限差分法（FDTD）模拟了二维光子晶体中的线缺陷缝隙，通过对半导体纳米线的操纵，可以得到具有不同尺寸的Q- Q纳米腔.通过控制光子晶体的设计和晶格参数，在通信波段获得了大于106的品质因数和小于0.11 μ m ~ 3（NW中立方波长的1.25）的模体积。该设计对于在光子晶体中实现位置可控腔是有用的。在这里，我们还讨论了小的依赖性的Q因子，Vc，和腔峰的位置的NW内的插槽和潜在的应用，腔量子电动力学（QED）使用嵌入式发射极NW。
2012-11-14 physics.optics
Optical performance monitoring at 640Gb/s via slow-light in a silicon nanowire
我们演示了在40 Gb/s，160 Gb/s和640 Gb/s的比特率下，在紧凑的（80微米）色散工程的二维硅光子晶体波导中使用慢光增强型光学三次谐波产生（THG）的带内光学信噪比（OSNR）和残余色散的光学性能监测。我们表明，在640 Gb/s的信号处理相对于40 Gb/s的增强没有固有的退化，并且该器件应该在1 Tb/s以上工作。这项工作代表了硅器件处理速度创纪录的16倍增长，并为慢光在超高带宽电信系统中发挥关键作用打开了大门。
2015-05-13 physics.optics
Single plasmon transport in one dimensional nanowire
Université Bourgogne Europe, CNRS, Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne ICB UMR 6303（勃艮第欧洲大学，法国国家科学研究中心，勃艮第卡诺跨学科实验室）；Université Marie et Louis Pasteur, CNRS, Institut FEMTO-ST UMR 6174（玛丽和路易·巴斯德大学，法国国家科学研究中心，FEMTO-ST研究所）
提出统一理论框架，结合量子化电磁格林张量与有效非厄米哈密顿模型，研究一维纳米线中单等离激元输运，分析多发射器系统对反射透射谱的优化，实现低至2%的透射率和耦合损耗降低至三分之一。
2026-06-08 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Improved heralded single-photon source with a photon-number-resolving superconducting nanowire detector
单光子的确定性产生对于许多量子信息技术是必不可少的。发射光子对的体光学非线性，其中一个光子的测量预示着另一个光子的存在，通常使用的警告是，由于多光子事件和对发射速率之间的权衡，单光子发射速率受到约束。使用一个有效的和低噪声的光子数分辨超导纳米线探测器，我们预示着，在实时，在电信波长的单光子。我们进行了二阶光子相关$g^{2}(0)$测量的信号模式的空闲模式的测量的光子数为各种泵浦功率的条件下，并证明了一个预示单光子源的改进。我们开发了一个分析模型，使用相空间的形式主义，包括所有的多光子效应和相关的缺陷，如损失和多施密特模式。我们执行最大似然拟合来测试模型与数据的一致性，并提取每个泵浦功率的对源的最佳拟合平均光子数$μ$。在$μ= 0.327 \pm 0.007$的光子$g^{2}(0)$关联函数的$0.118 \pm 0.012$的最大减少得到，表明多光子发射的强烈抑制。对于固定的$g^{2}(0) = 7e-3$，我们将单对生成概率增加25%。我们的实验使用光纤耦合和现成的组件构建，描绘了一条工程理想的单光子源的路径。
2023-01-09 physics.optics quant-ph
Travelling-wave single-photon detectors integrated with diamond photonic circuits - operation at visible and telecom wavelengths with a timing jitter down to 23 ps
我们报道了集成多晶金刚石光子电路的行波超导纳米线单光子探测器（SNSPD）的设计、制备和测量。我们分析了它们在1600 nm和765 nm附近的近红外波长范围内的性能。近红外探测对于与电信基础设施的兼容性是重要的，而在可见光波长范围内的操作对于与金刚石中的硅空位中心的发射线的兼容性是相关的，金刚石中的硅空位中心可以用作有效的单光子源。我们的探测器具有高临界电流（高达31 μA）和高效率（在765 nm时高达74%）、噪声等效功率（在765 nm时低至4.4*10^-19 W/（Hz^1/2））和定时抖动（低至23 ps）方面的高性能。
2016-03-07 cond-mat.supr-con physics.ins-det physics.optics
Multimode Fiber Coupled Superconducting Nanowire Single Photon Detectors with High Detection Efficiency and Time Resolution
在过去的十年中，超导纳米线单光子探测器（SNSPD）逐渐成为任何要求苛刻的量子光学实验中不可或缺的一部分。到目前为止，大多数SNSPD都耦合到单模光纤。耦合到多模光纤的SNSPD已经显示出有希望的效率，但尚未实现高时间分辨率。对于从量子纳米光子学到生物光学的许多应用，同时需要高效率和高时间分辨率。在本文中，我们演示了偏振对多模光纤耦合探测器的效率的作用，并展示了如何解决这个问题。我们制造了针对可见光、近红外和电信波长的高性能20、25和50μm直径探测器。一个定制的设置被用来模拟现实的实验与随机模式的纤维。我们同时实现了系统效率>80%和时间分辨率<20 ps，并制造了具有出色性能的大型探测器。
2019-08-16 physics.ins-det physics.optics
Tunable Four-Wave Mixing in AlGaAs Waveguides of Three Different Geometries
AlGaAs材料平台由于其优异的非线性光学特性，已被广泛用于开发非线性光子器件。我们提出了一种新的AlGaAs波导的几何形状，称为半芯蚀刻，这代表了两个先前研究的几何形状，即纳米线和条形加载波导之间的妥协，结合其最佳品质。我们进行了可调谐四波混频（FWM）实验，在所有这三个几何形状的电信C波段（波长约1550 nm），与脉冲泵浦光束和连续波（CW）信号光束。在纳米线、条形加载和半芯几何结构中实现的最大四波混频峰值效率分别为约-5dB、-8dB和-9dB。这些值是AlGaAs波导中报道的最高值之一。信号到空闲转换范围也是显著的：161 nm的带状加载和半芯波导和152 nm的纳米线。基于我们的研究结果，我们得出结论，半芯的几何形状是一种替代的方法，纳米线的几何形状，这已被认为是最有效的几何形状，在半带隙以上的光谱区域进行波长转换。此外，我们表明，半芯几何形状表现出更少的问题与多光子吸收比纳米线几何形状。
2020-09-11 physics.optics
Analysis of a distributed fiber-optic temperature sensor using single-photon detectors
我们展示了一个高精度的分布式光纤温度传感器使用超导纳米线单光子探测器和单光子计数技术。我们的演示使用标准电信波长的廉价单模光纤作为传感光纤，这使得极低损耗的实验和与现有光纤网络的兼容性成为可能。我们表明，温度测量的不确定度随着积分周期的延长而降低，但最终受到校准不确定度的限制。3 K量级的温度不确定性是可能的，空间分辨率为1 cm量级，积分周期小至60秒。此外，我们表明，测量受到系统的不确定性，如极化衰落，这可以减少与极化分集接收机。
2011-11-17 physics.optics quant-ph
A platform for high performance photon correlation measurements
广泛的科学和工业学科需要在非常低的光照水平下进行精确的光学测量。单光子探测器结合高效率和高时间分辨率是关键在这样的实验。通过使用相对较厚的NbTiN（8- 11nm）膜和提高超导纳米线单光子探测器（SNSPD）的纳米结构的图案保真度，我们制造的器件在效率和时间分辨率的组合方面表现出优于所有先前报道的探测器的性能。我们的研究结果证明，纳米线宽度的微小变化，在几个纳米的顺序，可以导致其时间响应的显着惩罚。为了解决这些问题，我们在780- 1000 nm波长范围内以及电信波段（1310- 1550 nm）内始终实现了高时间分辨率（最佳器件7.7 ps，其他器件$\sim$ 10- 16 ps）和高系统检测效率（$80-90\%$）。使用较厚的薄膜使我们能够制造具有均匀像素性能的大面积多像素器件。我们首先制造并表征了$100\times100\, μm^2$ 16像素探测器，并显示各个像素之间的变化很小。此外，为了展示我们平台的强大功能，我们制造并表征了4像素多模光纤耦合探测器，并在纳米线量子点上进行了光子相关实验，结果$g^2(0)$值低于0.04。多像素检测器减轻了对分束器的需求，并且可以用于高阶相关，不仅在量子光学领域，而且在生物成像应用（诸如荧光显微镜和正电子发射断层成像）中具有有前途的前景。
2020-03-22 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
Trap-dependent current suppression of optically excited III-V nanowires at cryogenic temperatures
IBM Research（IBM研究院）；University of Glasgow（格拉斯哥大学）；Paul Scherrer Institut（保罗谢尔研究所）；École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）
本研究首次在低温下研究III-V异质结构，揭示了陷阱状态对电流的温度依赖性抑制机制，并展示了通过热或光能调控陷阱的双调制方法。
2026-02-25 physics.optics
Brightness and purity of a room-temperature single-photon source in the blue-green range
本文提出一种基于内嵌单个CdSe量子点的核壳ZnSe锥形纳米线的室温蓝绿光单光子源，其g(2)(0)<0.3且亮度高，为非低温量子通信铺平道路。
2023-05-11 physics.optics
High Speed and High Efficiency Travelling Wave Single-Photon Detectors Embedded in Nanophotonic Circuits
超快、高量子效率的单光子探测器是现代量子光学和量子通信中最受欢迎的元件之一。高的光子探测效率对于可扩展的基于测量的量子计算、量子密钥分发和无环隙贝尔实验是必不可少的。然而，不完美的模式匹配和有限的光子吸收率通常限制了单光子探测器可达到的最大探测效率。在这里，我们展示了一个超导纳米线探测器顶部的纳米光子波导，使我们能够大大增加入射光子的吸收长度。当操作的检测器接近的临界电流，我们实现了高的芯片上的单光子检测效率高达91%，在电信波长，与波导光子通量的变化所决定的不确定性。我们还观察到非常低的暗计数率，而没有显着的妥协的检测效率。此外，我们的探测器完全嵌入在可扩展的硅光子电路中，并提供18ps的超短时间抖动。利用这种高的时间分辨率，我们证明了硅环形谐振器中的弹道光子输运。在芯片上直接实现这种具有高量子效率、高检测速度和低抖动时间的检测器克服了集成量子光子学中的主要障碍。
2012-04-04 physics.optics quant-ph
Cryogenic Feedforward of a Photonic Quantum State
研究展示了在4K以下利用多像素超导纳米线单光子探测器等组件对量子光源进行准光子数分辨测量的低延迟前馈，总延迟(23+/-3)ns，为最快量子光前馈实验设定了基准。
2024-10-11 physics.optics quant-ph
An optics-free computational spectrometer using a broadband and tunable dynamic detector
本文提出一种基于宽带可调谐超导纳米线动态探测器的无光学元件单探测器计算光谱仪，通过量子效率矩阵反演实现660–1900 nm响应、6 nm分辨率，并演示8通道光谱LiDAR。
2021-04-13 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
Efficient integrated graphene photonics in the visible and near-IR
石墨烯光子学已经成为提供期望的光学功能的有前途的平台。然而，石墨烯的单层尺度厚度从根本上限制了可用的光物质相互作用，这对集成器件构成了关键的设计挑战，特别是在石墨烯等离子体激元不成立的波长范围内。虽然已经提出了几种等离子体设计来增强这些机制中的石墨烯光相互作用，但它们由于金属吸收而遭受大量的插入损耗。在这里，我们报告了一个非谐振超材料为基础的波导平台，以克服与石墨烯器件相关的设计瓶颈。这种超材料结构即使使用金属也能够实现低插入损耗。通过研究波导色散特性，通过封闭形式的分析，它表明，超材料的方法可以提供优化的光场与石墨烯单层重叠。这使得基于石墨烯的集成组件具有优异的光学性能。具体地，超材料辅助的石墨烯调制器与Si纳米线相比可以提供消光比的5倍改善，同时与等离子体结构相比将插入损耗降低一个数量级。因此，这种波导配置允许人们最大化石墨烯在电信和可见光区域中保持的光学势。
2017-05-10 physics.optics
Superconducting microstrip single-photon detector with system detection efficiency over 90% at 1550 nm
通常，超导纳米线单光子探测器（SNSPD）由具有典型宽度约100 nm的线组成。最近的研究发现，微米级宽度的超导条也可以探测到单光子。与SNSPD相比，超导微带单光子探测器（SMSPD）具有更小的动态电感、更高的工作电流和更低的制作精度要求，在超大有效面积探测器的研制中具有潜在的应用前景。然而，对SMSPD的研究还处于起步阶段，其高性能和实用化的实现仍然是一个悬而未决的问题。实验结果表明，在0.84 K下，当与单模光纤耦合时，在1550 nm的通信波长下，暗计数率为200 cps时，系统饱和探测效率为92.2%，偏振灵敏度为1.03，最小定时抖动为48 ps.在2.1K制冷机上运行时，探测器的制冷系数超过70%。
2021-04-27 physics.ins-det physics.optics
