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超導(dǎo)單光子探測器簡介

發(fā)布時間:2020-10-15 16:42:16 瀏覽量:5613 作者:Hadlee

正文


單光子是光的最小能量單元。常見單光子探測器根據(jù)光電效應(yīng)制作而成窑眯,這種機(jī)制的主要是雪崩二極管屏积,由于其探測效率低、暗計數(shù)

較大磅甩,限制其應(yīng)用炊林。而工作于超導(dǎo)態(tài)的單光子探測機(jī)理在100年以前已經(jīng)被發(fā)現(xiàn),隨著近代微電子卷要、微加工技術(shù)的出現(xiàn)渣聚,使得超導(dǎo)單光

子探測器才成為可能独榴。超導(dǎo)單光子探測器(SSPD)由納米帶隙形式的超薄超導(dǎo)膜組成。


 

為了更高效的探測單光子奕枝,該帶隙通常被做成曲線型棺榔。為了可以產(chǎn)生電脈沖,在超導(dǎo)帶加DC電流偏置隘道,形成超導(dǎo)臨界態(tài)症歇。當(dāng)窄帶隙吸

收光子后,形成具有非平衡濃度的準(zhǔn)粒子區(qū)域谭梗。 此時忘晤,電流密度超過臨界水平,并在納米帶上形成電阻區(qū)域激捏。


該電阻區(qū)域是由于單光子在該位置打破了該點超導(dǎo)態(tài)设塔,形成一個熱點,熱點在此處表現(xiàn)出電阻態(tài)远舅,該電阻的形成闰蛔,以至于在超導(dǎo)帶兩側(cè)

形成了可測量的電壓勢壘,此時便可以對外表現(xiàn)出脈沖信號表谊;在熱點處钞护,由于超導(dǎo)狀態(tài)被打破,此處的能量會通過一系列的弛豫過程向

材料的襯底走爆办,進(jìn)而再次達(dá)到平衡狀態(tài)难咕;


熱點形成到消失


 產(chǎn)生的電壓脈沖表示檢測到光子


NbN超導(dǎo)檢測器具有極低的時序抖動,其光譜靈敏度范圍從可見光到中紅外范圍距辆。

SSPD的暗計數(shù)率極低余佃,通常低于每秒1個計數(shù),并且沒有后脈沖跨算。

檢測器的有效面積約為10 um2

 

探測效率與暗計數(shù)

 

系統(tǒng)組成

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