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    超导纳米线单光子探测器能够实现规模化应用的原因

    发布时间: 2022-11-25  点击次数: 86次
       超导纳米线单光子探测器是一种性能优异的单光子探测器,处于偏置状态的纳米线吸收光子后产生阻态,从而影响了电路电流分布,通过低噪声放大器,读出电流变化所产生的光脉冲响应。超导作为一种材料特有的属性,既是研究凝聚态物理的重要平台,也能被用于实现功能特异的各种电子学器件。
      
      基本原理:
      是利用光子能量实现超导纳米线库珀对的拆对,从而在超导纳米线局域发生超导-非超导相变。和传统半导体单光子探测器相比,它具有探测效率高、暗计数低、时间抖动小、死时间短、宽谱响应以及自由运行等优势。高性能SNSPD已经在量子信息、激光通信、激光雷达等领域得到了广泛应用。
      
      超导材料是在特定温度下呈现零电阻的一类特殊材料,超导电子学是利用超导材料开展电子学相关研究的一个专门学科。利用超导材料制备的传感器、探测器通常具备高灵敏度、低噪声、高速度等优势,可以在很多领域发挥不可替代的优势。
      
      和其它超导探测器相比,超导纳米线单光子探测器能够迅速实现规模化应用有几点原因:
      (1)工艺和结构非常简单:仅需单层超导薄膜,且超导薄膜加工需要单层工艺即可实现;
      (2)读出电路简单:典型光子响应的脉冲原始信号幅度在亚毫伏量级,仅需要使用室温低噪声放大器即可获得较高信噪比的信号;
      (3)鲁棒性强:作为一个光电探测器,实现了光子到电脉冲的转换,可以说是光数字信号到电数字信号的转换,抗环境噪声能力强。同时它和超导约瑟夫逊结型器件不同之处在于,它对环境磁场不敏感;且器件电阻通常在MW量级,抗静电及环境干扰能力强;
      (4)通常SNSPD采用NbN等低温超导材料制备,仅用液氦温区两级小型制冷机即可实现,系统可靠性强,可7×24小时不间断运行。以上优点使得SNSPD容易实现规模化应用。即使从最保守的角度来看,它可以作为一个高性能的科研装备,满足众多研发领域对高性能SPD的需求。
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