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關于超導納米線單光子探測器，三分鐘您就懂

發布時間： 2021-01-07　　點擊次數： 3068次

　　關于超導納米線單光子探測器，三分鐘您就懂
　　超導納米線單光子探測器是一種超低噪聲器件，增強的靈敏度使其能夠探測到光的小能量量子——光子。單光子探測器可以對單個光子進行探測和計數，在許多可獲得的信號強度僅為幾個光子能量級的新興應用中，單光子探測器可以一展身手。
　　本產品是利用類似于人眼桿狀細胞的光探測機理，該裝置有望在生物光子學、醫學影像、非破壞性材料檢查、國土安全與監視、軍事視覺與導航、量子成像以及加密系統等方面取得廣泛應用。
　　超導納米線單光子探測器的相關知識點擴展：
　　1、死時間/速度：死時間反映了SNSPD在時域上響應光子的能力。從電學角度，SNSPD的光子響應對應SNSPD上的電流快速減小到一定值，然后逐漸恢復的過程。這個時間的理論極限是SNSPD器件的熱弛豫時間；實際器件死時間主要由器件的動態電感所決定。由于器件為納米線結構，隨著光敏面的增大，器件納米線線長增加，其動態電感為幾十到幾百納亨甚至更大。典型器件的死時間在幾個納秒到幾十個納秒不等；器件的計數率為幾兆到幾十兆不等。通過優化器件的動態電感和讀出電路，可以實現器件速度的進一步提升。
　　2、時間抖動：單光子響應電脈沖信號在時域上的不確定性體現為時間抖動。一方面，時間抖動和待測SNSPD器件時間抖動有關，也和測試系統各個部分時間抖動有關。測量到的時間的抖動體現為所有部件的時間抖動的均方根。從器件角度，時間抖動與被探測信號的信噪比有關，信噪比越大，時間抖動越小。一個實用化的SNSPD器件，其優信噪比可以做到20ps以下。實驗研究表明，時間抖動還和光子在SNSPD納米線不同位置被吸收所引起的電信號傳輸延時不同有關。已有實驗測量到短納米線的時間抖動可以達到3 ps。
　　3、寬譜響應：超導納米線單光子探測器基于光子觸發庫珀對的拆對機制，通過不同超導材料的選擇以及結構和幾何參數的優化，SNSPD可具有很寬的光譜響應范圍，實現寬譜單光子探測。它能夠探測從X-ray到中遠紅外的光子，并且具有*的時間精度和信噪比。

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