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關(guān)于超導(dǎo)納米線單光子探測(cè)器，三分鐘您就懂

發(fā)布時(shí)間： 2021-01-07　　點(diǎn)擊次數(shù)： 2527次

　　關(guān)于超導(dǎo)納米線單光子探測(cè)器，三分鐘您就懂
　　超導(dǎo)納米線單光子探測(cè)器是一種超低噪聲器件，增強(qiáng)的靈敏度使其能夠探測(cè)到光的小能量量子——光子。單光子探測(cè)器可以對(duì)單個(gè)光子進(jìn)行探測(cè)和計(jì)數(shù)，在許多可獲得的信號(hào)強(qiáng)度僅為幾個(gè)光子能量級(jí)的新興應(yīng)用中，單光子探測(cè)器可以一展身手。
　　本產(chǎn)品是利用類似于人眼桿狀細(xì)胞的光探測(cè)機(jī)理，該裝置有望在生物光子學(xué)、醫(yī)學(xué)影像、非破壞性材料檢查、國(guó)土安全與監(jiān)視、軍事視覺(jué)與導(dǎo)航、量子成像以及加密系統(tǒng)等方面取得廣泛應(yīng)用。
　　超導(dǎo)納米線單光子探測(cè)器的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)擴(kuò)展：
　　1、死時(shí)間/速度：死時(shí)間反映了SNSPD在時(shí)域上響應(yīng)光子的能力。從電學(xué)角度，SNSPD的光子響應(yīng)對(duì)應(yīng)SNSPD上的電流快速減小到一定值，然后逐漸恢復(fù)的過(guò)程。這個(gè)時(shí)間的理論極限是SNSPD器件的熱弛豫時(shí)間；實(shí)際器件死時(shí)間主要由器件的動(dòng)態(tài)電感所決定。由于器件為納米線結(jié)構(gòu)，隨著光敏面的增大，器件納米線線長(zhǎng)增加，其動(dòng)態(tài)電感為幾十到幾百納亨甚至更大。典型器件的死時(shí)間在幾個(gè)納秒到幾十個(gè)納秒不等；器件的計(jì)數(shù)率為幾兆到幾十兆不等。通過(guò)優(yōu)化器件的動(dòng)態(tài)電感和讀出電路，可以實(shí)現(xiàn)器件速度的進(jìn)一步提升。
　　2、時(shí)間抖動(dòng)：?jiǎn)喂庾禹憫?yīng)電脈沖信號(hào)在時(shí)域上的不確定性體現(xiàn)為時(shí)間抖動(dòng)。一方面，時(shí)間抖動(dòng)和待測(cè)SNSPD器件時(shí)間抖動(dòng)有關(guān)，也和測(cè)試系統(tǒng)各個(gè)部分時(shí)間抖動(dòng)有關(guān)。測(cè)量到的時(shí)間的抖動(dòng)體現(xiàn)為所有部件的時(shí)間抖動(dòng)的均方根。從器件角度，時(shí)間抖動(dòng)與被探測(cè)信號(hào)的信噪比有關(guān)，信噪比越大，時(shí)間抖動(dòng)越小。一個(gè)實(shí)用化的SNSPD器件，其優(yōu)信噪比可以做到20ps以下。實(shí)驗(yàn)研究表明，時(shí)間抖動(dòng)還和光子在SNSPD納米線不同位置被吸收所引起的電信號(hào)傳輸延時(shí)不同有關(guān)。已有實(shí)驗(yàn)測(cè)量到短納米線的時(shí)間抖動(dòng)可以達(dá)到3 ps。
　　3、寬譜響應(yīng)：超導(dǎo)納米線單光子探測(cè)器基于光子觸發(fā)庫(kù)珀對(duì)的拆對(duì)機(jī)制，通過(guò)不同超導(dǎo)材料的選擇以及結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù)的優(yōu)化，SNSPD可具有很寬的光譜響應(yīng)范圍，實(shí)現(xiàn)寬譜單光子探測(cè)。它能夠探測(cè)從X-ray到中遠(yuǎn)紅外的光子，并且具有*的時(shí)間精度和信噪比。

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