Optically probing the detection mechanism in a molybdenum silicide superconducting nanowire single-photon detector
我们实验研究了曲折的硅化钼（MoSi）超导纳米线单光子探测器的检测机制，通过表征的检测概率作为偏置电流在750至2050 nm的波长范围内的函数。与以前对氮化铌（NbN）或硅化钨（WSi）探测器的一些观察相反，我们发现在这个范围内能量-电流关系是非线性的。此外，由于在整个波长范围内存在饱和检测效率，我们精确地量化了曲线的形状。这使得他们的功能，这是指示法诺波动和位置依赖性的影响进行了详细的研究。
2016-11-24 cond-mat.supr-con physics.ins-det quant-ph
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
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
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
Intrinsically-limited timing jitter in molybdenum silicide superconducting nanowire single-photon detectors
超导纳米线单光子探测器（SNSPD）的发展取得了很大的进展，并在一系列研究领域产生了巨大的影响。表示检测的时间分辨率的定时抖动对于许多应用是至关重要的参数。尽管广泛的工作，因为他们的出现，最低抖动与SNSPD实现仍然不清楚，和内在限制的起源没有完全理解。了解其内在行为和限制是改进的必要步骤。在这里，我们报告我们的实验研究的内在限制的时间抖动在硅化钼（MoSi）SNSPD。我们表明，要达到固有的抖动，几个检测器的性能，如锁存电流和动态电感的设备必须被理解。表现出的依赖于纳米线的横截面和能量依赖的固有抖动，并解释了起源的限制。在532nm和1550nm光子波长下，系统的时间抖动分别为6.0ps和10.6ps。
2019-06-05 cond-mat.supr-con physics.app-ph physics.ins-det
UV superconducting nanowire single-photon detectors with high efficiency, low noise, and 4 K operating temperature
对于紫外波长的光子计数应用，目前还没有结合高效率（> 50%）、亚纳秒定时分辨率和亚Hz暗计数率的检测器。超导纳米线单光子探测器（SNSPD）在过去十年中在近红外光子计数应用方面取得了成功，但在400 nm以下波长的SNSPD优化方面却做得很少。在这里，我们描述的设计，制造和表征的UV SNSPD工作在250和370 nm之间的波长。探测器的有效面积直径可达56 $μ$ m，效率为70 - 80%，定时分辨率低至60 ps FWHM，对可见光和红外光子失明，对于直径为56 $μ$ m的像素，暗计数率约为0.25计数/小时。通过使用非晶超导体MoSi，这些UV SNSPD也能够在高达4.2K的温度下工作。这些性能指标使得紫外SNSPD非常适合应用于捕获离子量子信息处理、高层大气激光雷达研究、紫外荧光寿命成像显微镜和光子饥饿紫外天文学。
2017-08-11 cond-mat.supr-con physics.ins-det physics.optics
Superconducting nanowire single photon detector at 532 nm and demonstration in satellite laser ranging
针对卫星激光测距（SLR）应用，设计并制作了波长为532 nm的超导纳米线单光子探测器（SNSPD）。在一维光子晶体上制作了灵敏区直径为42 μ m的NbN SNSPD。该器件与多模光纤（φ = 50 μ m）耦合，在<0.1 Hz的极低暗计数率下表现出75%的最大系统检测效率。成功地演示了使用SNSPD在532 nm波长处的SLR实验。结果表明，目标卫星LARES的深度测距精度约为8.0毫米，该卫星距离佘山天文台地面测距站约3，000公里。
2016-02-11 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
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
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
Soft X-Ray Single-Photon Detection With Superconducting Tantalum Nitride and Niobium Nanowires
我们已经制作了超快无暗计数软X射线单光子探测器（X-SNSPD）从TaN与各种传导路径宽度，我们比较它们的性能与相应的数据从Nb X-SNSPD。TaN X-SNSPD在器件检测效率、锁存和脉冲幅度方面提供了改进的检测器性能。与窄TaN导电路径相比，宽导电路径允许一定的能量分辨能力。然而，宽路径也限制了低温下的检测效率，这可以在热点模型中解释。
2012-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.ins-det
A photon counting reconstructive spectrometer combining metasurfaces and superconducting nanowire single-photon detectors
微光光谱学在荧光光谱学、激光雷达和天文观测等方面有着重要的应用。但由于测量时间长，限制了其在实时测量中的应用。本文提出了一种结合超颖表面和超导纳米线单光子探测器（SNSPD）的光子计数重建光谱仪。在绝缘体上硅（SOI）衬底上制作了一个原型器件，并对其性能进行了表征。实验结果表明，在1500 nm ~ 1600 nm波长范围内，该装置可实现单色光的光谱重建，分辨率为2 nm。该器件在该波长范围内的探测效率为1.4% ~ 3.2%。实验研究了该光子计数重建光谱仪所需的测量时间，表明其在需要实时测量的场景中具有应用潜力。
2022-07-19 physics.ins-det physics.optics
Compact microwave kinetic inductance nanowire galvanometer for cryogenic detectors at 4.2 K
我们提出了一个紧凑的电流传感器的基础上超导微波集总元件谐振器与纳米线动态电感，工作在4.2 K。该传感器适用于在GHz范围内的大格式阵列的低温探测器的多路复用读出。该装置由一个集总元件谐振电路组成，由单一的4纳米厚的氮化铌超导层制成。因此，与现有技术的方法相比，制造和操作显著简化。由于谐振电路电感耦合到馈电线，所以可以直接注入待测量的电流，而不需要阻抗匹配电路，从而降低了系统的复杂性。使用概念验证器件，我们在10 kHz下测得的电流本底噪声δImin为10 pA/Hz 1/2。此外，我们证明了我们的传感器的能力，以放大脉冲响应的超导纳米线单光子探测器使用GHz范围的载波有效的频分复用。
2017-09-08 cond-mat.supr-con physics.ins-det
An ultra-fast superconducting Nb nanowire single-photon detector for soft X-rays
虽然超导纳米线单光子探测器（SNSPD）的红外/光学光子和keV-分子的检测进行了很好的研究，没有研究的连续X射线光子计数厚膜探测器已报道到目前为止。我们制作了一个100 nm厚的铌X射线SNSPD（一个X-SNSPD），并研究了其在连续模式下对keV能量光子的探测能力。该探测器即使在0.4%的偏置电流下也能够探测光子，这与光学薄膜SNSPD形成鲜明对比。在延长的测量期内未记录暗计数。引人注目的是，信号幅度分布显著依赖于光子能量谱。
2012-09-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.ins-det
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
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
Mid-infrared characterization of NbTiN superconducting nanowire single-photon detectors on silicon-on-insulator
本文研究了绝缘体上硅平台上 U 型 NbTiN 超导纳米线单光子探测器的中红外探测性能，实现了在 3.5 μm 波长下的饱和内部探测效率、低于 10 cps 的暗计数率和 4.3 ns 的快速恢复时间，为紧凑型多通道集成应用奠定基础。
2024-09-03 cond-mat.supr-con physics.ins-det quant-ph
