Superconducting Nanowire Single-Photon Detector (SNSPD) with 3D-Printed Free-Form Microlenses
我们提出了一种方法，以增加超导纳米线单光子探测器（SNSPD）的有效光接收面积的自由形式的微透镜，原位印刷在敏感的探测器区域的顶部，使用高分辨率的多光子光刻。我们展示了一个探测器的基础上的氮化三铝（NbN）纳米线与4.5 $\mathrm μ$ m $\times$ 4.5 $\mathrm μ$ m的敏感区域，辅以60 $\mathrm μ$ m直径的镜头。对于波长为1550 nm的自由空间照明，透镜传感器的有效收集面积增加了100倍，从而大大提高了系统检测效率，而无需长纳米线。我们的方法可以很容易地应用到广泛的传感器类型，并有效地克服了固有的设计冲突之间的高计数速度，由于短的传感器复位时间，高定时精度，和高的制造产量一方面和高收集效率，通过大的有效检测领域的另一方面。
2021-06-21 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
Ultimate low system dark count rate for superconducting nanowire single-photon detector
暗计数率（DCR）是单光子探测器的一个关键参数。通过引入安装在光纤到光纤的光学工作台上的体光学带通滤波器，该光纤到光纤的光学工作台在3K下冷却并阻挡到5微米，我们将超导纳米线单光子探测器的DCR抑制了三个数量级以上。DCR受到通过20 nm带宽的信号通带的黑体辐射的限制。品质因数、系统检测效率和DCR分别为2.7 x 10^11、2.3%和0.001 Hz。将带宽缩窄至100 GHz时，DCR将被抑制至0.0001 Hz，品质因数将增加至1.8 x 10^12。
2015-07-07 cond-mat.supr-con physics.ins-det physics.optics
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 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
Optical Properties of Superconducting Nanowire Single-Photon Detectors
测量了超导纳米线单光子探测器的光吸收率。我们发现，200 nm间距，50%填充因子的设备有一个平均吸收率为21%的垂直入射前照明的1.55微米波长的光偏振平行于纳米线，只有10%的垂直偏振光。我们还测量了具有较低填充因子和较窄导线的设备，这些设备对平行偏振光的敏感度是平行偏振光的五倍。我们开发了一个数值模型，预测我们的结构的吸收率。我们还使用我们的测量，再加上设备检测效率的测量，以确定光子检测后的吸收事件的概率。我们发现，值得注意的是，吸收的平行偏振光的光子更有可能导致检测事件比平行偏振光的光子，我们提出了一个假设，定性地解释了这一结果。最后，我们还确定了由于在许多设备上的波长范围（700-1700 nm）内包含集成光学腔而导致的设备检测效率和吸收率的增强，并且发现与我们的数值模型很好地一致。
2008-06-19 physics.ins-det physics.optics
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
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
Few-photon imaging at 1550 nm using a low-timing-jitter superconducting nanowire single-photon detector
本文提出基于低抖动超导纳米线单光子探测器的1550 nm激光深度成像系统，通过亚皮秒时间箱直接计数实现毫米级分辨率三维重建，无需复杂拟合算法且优于传统高斯拟合方法。
2015-06-25 cond-mat.supr-con physics.ins-det physics.optics
Superconducting nanowire single photon detector with on-chip bandpass filter
暗计数率是限制超导纳米线单光子探测器性能的关键参数之一。我们设计了一种多层薄膜带通滤波器，可以集成到SNSPD上，以抑制由光纤的杂散光和黑体辐射所引起的暗计数。带通滤波器是由16 SiO2/Si双层沉积到热氧化的Si衬底的背面。该基片具有良好的带通滤波效果，在通带中心波长处的透过率高达88%，与裸基片相同。在集成了带通滤波器的衬底上制作的SNSPD显示出显著的波长敏感检测效率。与传统SNSPD（几十Hz）相比，背景暗计数率降低了两个数量级至亚Hz。该探测器在1 Hz直流电阻下的系统探测效率为56%，测得的最小噪声等效功率为2 e-19 w/Hz 1/2。
2014-06-26 cond-mat.supr-con physics.ins-det physics.optics
Waveguide integrated low noise NbTiN nanowire single-photon detectors with milli-Hz dark count rate
超导纳米线单光子探测器由于其对电信波长光子的高探测效率而成为集成量子光子电路的理想匹配。量子光学技术还要求单光子探测具有低暗计数率和高定时精度。在这里，我们提出了非常低的噪声超导纳米线单光子探测器的基础上NbTiN薄膜图案直接在氮化硅波导的顶部。我们系统地研究了各种各样的检测器设计，并表征其检测噪声性能。毫赫兹暗计数率证明了在整个工作范围内的纳米线探测器，也具有低定时抖动。超低的暗计数率与我们的行波探测器几何结构固有的高探测效率相结合，产生了10^（-20）W/Hz^（1/2）水平的测量噪声等效功率。
2013-06-02 physics.optics quant-ph
Counting Statistics of Actively Quenched SPADs Under Continuous Illumination
本文提出了一种随机方法来模拟连续波恒定照明下主动猝灭单光子雪崩二极管（SPAD）的计数行为。我们提出的分析表达式和模拟算法预测在有限的时间窗口中的检测数量的分布。我们还提出了平均检测率的公式。这些方法包括恢复时间、后脉冲和微光脉冲。我们实验比较的理论预测，使用市售的硅SPAD的测量数据。它们的总变异距离在$10^{-5}$到$10^{-2}$之间。
2020-08-25 physics.ins-det physics.optics quant-ph
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
Gated Mode Superconducting Nanowire Single Photon Detectors
单光子探测器（SPD）是量子光学和量子信息的基础。超导纳米线SPD（SNSPD）[1]在量子效率（QE）、暗计数率（DCR）和定时抖动[2]方面提供高性能，但是当作为自由运行模式（FM）检测器操作时具有有限的最大计数率（MCR）[3，4]。然而，许多应用需要高计数率，如量子计算[5]和通信[6]以及激光测距[7]。在这里，我们报告的第一个操作SNSPD的门控模式（GM），利用单光子触发的闭锁现象来检测光子。我们演示了一个大的有效面积单元素GM-SNSPD在625 MHz，一个数量级的速度比FM对应的操作。与FM-SNSPD相反，GM中的MCR可以被推到GHz范围，而不会影响有效面积或QE，同时降低DCR。
2011-11-02 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Photon counting with photon number resolution through superconducting nanowires coupled to a multi-channel TDC in FPGA
本文介绍了一种系统，用于测量光子统计和光子定时在少光子制度下降到单光子水平。该测量系统是基于超导纳米线单光子探测器和时间数字转换器实现到一个可编程的设备。这些设备的组合在分辨率和对实际实验条件的适应性方面为系统提供了高性能。作为应用的例子，我们给出了相干态光子统计的测量。在这个测量中，我们利用八阶单光子关联来高保真地重建平均光子数高达4的相干态的统计。该处理是通过一个时间数字转换器（TDC）架构，还托管一个异步相关数字计数器（ACDC）在现场可编程门阵列（FPGA）设备中实现，并专门设计用于多通道使用的性能优化的手段。
2018-04-03 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
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
Photon-number-resolution with sub-30-ps timing using multi-element superconducting nanowire single photon detectors
基于四元件超导纳米线单光子探测器的光子数分辨探测器被证明在测量单个光子的到达时间时具有低于30 ps的分辨率。该探测器可用于表征非脉冲光源的光子统计特性，并减轻高速光子计数应用中的死区效应。此外，在1550 nm处的25%的系统检测效率被证明，使得检测器可用于低通量源表征和高速光子计数和量子通信应用。该探测器的设计，制造和测试的描述，并提出了测量和理论性能之间的比较。
2008-05-15 physics.ins-det physics.optics
Scaling waveguide-integrated superconducting nanowire single-photon detector solutions to large numbers of independent optical channels
超导纳米线单光子探测器是现代量子信息科学的一项使能技术，并且在其他领域中要求最高的光子计数任务中越来越有吸引力。在光子集成电路中嵌入这样的检测器能够通过纳米光子功能化实现额外的计数能力。在这里，我们展示了如何一个可扩展的波导集成超导纳米线单光子探测器的数量可以与独立的光纤通道在同一芯片上。我们的即插即用型探测器封装在一个紧凑便携的闭合循环低温恒温器内，可提供多达64个通道的低温信号放大。我们展示了最先进的光子计数性能，高达60%的系统检测效率和可单独寻址探测器的时间精度低至26.0 ps。我们的多通道单光子接收器为未来的量子通信、遥感和成像应用提供了令人兴奋的测量能力。
2022-07-25 cond-mat.supr-con physics.optics quant-ph
Enhancing Spectroscopy and Microscopy with Emerging Methods in Photon-Correlation and Quantum Illumination
本综述梳理了单光子探测器与量子光源进步推动的光子关联及量子照明领域进展，介绍了其在超分辨显微、低噪声测量等方面的应用，并指出了相关技术挑战与未来方向。
2025-07-28 physics.optics quant-ph
Free space-coupled superconducting nanowire single photon detectors for infrared optical communications
本文介绍了一个低温恒温器和一个光学系统的自由空间耦合效率为56.5% +/- 3.4%的超导纳米线单光子探测器（SNSPD）的红外量子通信和光谱分析的建设。一个1 K的锅降低到T = 1.7 K的基础温度从2.9 K达到的冷头冷却的脉冲管制冷机。从波长λ = 1.55 μm的光纤源开始，耦合到检测器芯片的最小光斑尺寸为6.6 +/- 0.11 μm。我们在面积为8 × 7.3 μm^2的探测器上展示了高效的光子计数。我们测得暗计数率为95 +/- 3.35 kcps，系统检测效率为1.64% +/-0.13%。我们解释了进一步提高耦合效率所需的关键步骤。
2015-11-18 physics.ins-det 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
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
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
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
Current-Crowding-Free Superconducting Nanowire Single-Photon Detectors
本文通过氦离子局部辐照SNSPD直线段消除弯曲处电流拥挤，将相对饱和平台宽度从10%提升至37%，在780 nm波长实现94%内探测效率和7 mHz暗计数率。
2024-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.ins-det
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
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 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
Timing Jitter Induced by Stochastic Baseline Fluctuations in High-Count-Rate Superconducting Nanowire Single-Photon Detectors
Shanghai Key Laboratory of Superconductor Integrated Circuit Technology, Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology, Chinese Academy of Sciences（上海超导集成电路技术重点实验室，中国科学院上海微系统与信息技术研究所）；National Key Laboratory of Materials for Integrated Circuits, Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology, Chinese Academy of Sciences（国家集成电路材料重点实验室，中国科学院上海微系统与信息技术研究所）；Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物质科学与光电工程中心）；Shanghai Research Center for Quantum Sciences（上海量子科学研究中心）
研究揭示了高计数率下超导纳米线单光子探测器中定时抖动的根源，指出随机基线波动是主要因素，并提出了一种随机过程框架来优化有限内存高速光子计数系统。
2026-05-14 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Superconducting nanowire single-photon spectrometer exploiting cascaded photonic crystal cavities
超导纳米线单光子探测器承诺在单光子水平上有效（~100%）和快速（~Gcps）地检测光。它们构成了在波导结构中实现集成量子光路的构建块之一。然而，单光子探测器的光学响应仅限于测量光子的存在。它错过了分辨可能的宽带照明的光谱的能力。在这项工作中，我们提出了一个集成光学平台的超导纳米线单光子光谱仪的光学设计。我们利用了一个级联的腔与不同的谐振波长侧耦合到一个光子晶体总线波导。这允许将不同的波长解复用到不同的空间区域，其中测量单个光子存在的单个超导纳米线被放置在这些腔体旁边。我们采用时间耦合模理论推导出最佳条件，以实现高吸收效率的纳米线与精细的光谱分辨率。它示出，在终止的光子晶体总线波导的级联系统的端部处的反射镜的使用增加了吸收效率，原则上，在没有损耗的情况下，直到统一。通过二维和三维结构的全波模拟证明了预期的响应。在四个级联腔的二维结构和两个级联腔的三维结构中，都实现了约80%的吸收效率。所获得的光谱分辨率约为1 nm。我们希望，所提出的设置，无论是分析研究和数值演示在这项工作中，提供了一个很大的推动未来的量子纳米光子片上技术。
2020-02-04 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Enhanced Mid-Infrared Single-Photon Detection with Antenna-Coupled Superconducting Nanowires
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；California Institute of Technology（加州理工学院）
本文提出一种天线耦合超导纳米线单光子探测器架构，通过交叉Bowtie天线提升有效探测面积，同时保持探测效率和暗计数率，适用于天文、生物成像和分子光谱等领域。
2026-08-13 physics.app-ph physics.optics
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-efficiency, high-count-rate 2D superconducting nanowire single-photon detector array
本研究针对SNSPD阵列扩展的热负载挑战，研发出64像素8×8短波红外SNSPD阵列系统，实现高探测效率、低暗计数等优异性能，可支撑生物成像、量子通信等多类皮秒时间分辨应用。
2025-01-13 physics.ins-det physics.optics quant-ph
A 64-pixel mid-infrared single-photon imager based on superconducting nanowire detectors
本文提出一种结合热耦合行列复用与飞行时间传输线的SNSPD阵列设计，仅需六根电缆即可实现64像素中红外单光子成像，并展示了在3.4–10 μm波长范围内的良好性能。
2023-09-28 cond-mat.supr-con physics.app-ph physics.ins-det
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
Optical time domain reflectometry with low noise waveguide-coupled superconducting nanowire single-photon detectors
我们演示了光时域反射超过200公里的光纤使用低噪声NbTiN超导单光子探测器集成Si3N4波导。我们的小型探测器占用空间小，可实现50ps的高时序分辨率和3 Hz的暗计数率（使用非屏蔽光纤），从而在37.4 dB的动态范围内识别光纤上的缺陷。从被测光纤散射和反射回来的光子可以在自由运行模式下被检测到，而不会显示死区或在半导体光子计数光时域反射计中经常遇到的其他损伤。
2013-05-30 physics.optics quant-ph
Numerical study of magneto-optical binding between two dipolar particles under illumination by two counter-propagating waves
从理论上研究了系统主方向上形成稳定的具有太赫兹共振的磁等离子体二聚体。与最近的一份报告不同，我们的工作提供了一个完整的描述，为任意磁场的完整的光子耦合，例如，不平衡的粒子自旋。作为一个例子，我们考虑两个小的，n掺杂的InSb纳米粒子的照明下，由两个反向传播的平面波。值得注意的是，当外部磁场存在时，系统中的对称性被破坏，并且出现二聚体的共振辐射压力。类似地，可调的粒子间力和自旋施加在非可逆二聚体上。当不存在磁场时，系统也被表征。此外，我们展示了如何真正的机械可观的二聚体的特点，因为它们的共振依赖性包含有关系统的详细信息。与吸收等远场观测不同，机械量值取决于系统的近场。此外，粒子自旋的性质最初是由二聚体周围的能量流行为来解释的。这项工作构成了任何以前的小纳米粒子之间的光学结合的方法的推广。它为基于表面等离子体激元的光学物质和纳米工厂设计的完全控制铺平了道路。
2023-01-03 physics.optics
High-efficiency WSi superconducting nanowire single-photon detectors for quantum state engineering in the near infrared
我们报道了基于非晶WSi的高效超导纳米线单光子探测器，并在1064 nm处进行了优化。在1.8 K的工作温度下，我们证明了在这个波长下的暗噪声每秒几个计数的93%的系统检测效率。结合腔增强的自发参量下转换，这种光纤耦合探测器使我们能够产生窄带单光子，具有大于90%的预示效率和高光谱亮度的$0.6\times10^4$光子/（s $\cdot$ mW $\cdot$ MHz）。除了大速率的单光子产生之外，这种高效探测器还为高效的多光子预示和复杂的量子态工程开辟了道路。
2016-11-14 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Plasmonic structure integrated single-photon detector configurations to improve absorptance and polarization contrast
在1550 nm偏振光照射下，采用不同的等离子体结构集成了由p=264 nm和P=792 nm的周期性氮化铌（NbN）图案组成的超导纳米线单光子探测器（SNSPD），确定了能够同时最大化吸收率和偏振对比度的最佳波长。全局NbN吸收率最大值出现在P/S-偏振光照明的情况下，在S/P-取向（γ =90 °方位角）和最高的偏振对比度是在所有设备的S-取向。吸收率增强的常见纳米光子起源是具有不同轮廓的纳米腔光栅上的集体共振，这是通过四分之一波长MIM纳米腔中的局域模与集成SNSPD中的横向同步Brewster-Zenneck型表面波之间的耦合而促进的，所述集成SNSPD具有四分之三波长尺度的周期性。光谱灵敏度和色散特性表明，存在器件设计特定的最佳配置。
2014-09-16 physics.optics
Single-photon polarization tomography with an integrated metal-superconductor nanowire array
Nanyang Technological University（南洋理工大学）；University of Southampton（南安普顿大学）
研究基于集成金属 - 超导纳米线阵列实现单光子偏振层析成像，通过共制造不同形状纳米线实现偏振选择性，排列成四像素阵列进行连续偏振态层析成像，保真度超98%，为可扩展探测器阵列开辟新途径。
2026-07-08 physics.optics quant-ph
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
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
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
Bi-photon spectral correlation measurements from a silicon nanowire in the quantum and classical regimes
在量子光学实验中，对具有特定光谱相关性的光子对的需求不断增长，这就要求快速、高分辨率和准确的源表征。这种表征的一种有希望的工具是使用经典的受激过程，其中附加的种子激光器刺激光子产生，产生更高的计数率，如最近在A.~.中的$χ^{(2)}$集成源所证明的。Eckstein \emph{et al.}，激光光子。Rev. \textbf{8}，L76（2014）。在这项工作中，我们将这些结果扩展到$χ^{(3)}$源，演示了通过受激四波混频的光谱相关测量的第一次在集成光波导，即硅纳米线。我们直接确认的速度，由于更高的计数率，并证明，额外的分辨率可以获得相比，传统的符合测量。由于泵浦脉冲宽度会影响光谱纠缠度，所以我们的测量都是在两种不同的泵浦脉冲宽度下进行的。这使我们能够确认，经典的受激过程正确地捕获的光谱纠缠度，无论泵浦脉冲的持续时间，并巩固其作为一个必不可少的表征方法，为未来的量子集成器件的发展。
2014-12-02 physics.optics
