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關(guān)于超導(dǎo)納米線單光子探測器，三分鐘您就懂

發(fā)布時間： 2021-01-07　　點擊次數(shù)： 2762次

　　關(guān)于超導(dǎo)納米線單光子探測器，三分鐘您就懂
　　超導(dǎo)納米線單光子探測器是一種超低噪聲器件，增強(qiáng)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(jìn)行探測和計數(shù)，在許多可獲得的信號強(qiáng)度僅為幾個光子能量級的新興應(yīng)用中，單光子探測器可以一展身手。
　　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、國土安全與監(jiān)視、軍事視覺與導(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)納米線單光子探測器的相關(guān)知識點擴(kuò)展：
　　1、死時間/速度：死時間反映了SNSPD在時域上響應(yīng)光子的能力。從電學(xué)角度，SNSPD的光子響應(yīng)對應(yīng)SNSPD上的電流快速減小到一定值，然后逐漸恢復(fù)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(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，器件納米線線長增加，其動態(tài)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(shù)率為幾兆到幾十兆不等。通過優(yōu)化器件的動態(tài)電感和讀出電路，可以實現(xiàn)器件速度的進(jìn)一步提升。
　　2、時間抖動：單光子響應(yīng)電脈沖信號在時域上的不確定性體現(xiàn)為時間抖動。一方面，時間抖動和待測SNSPD器件時間抖動有關(guān)，也和測試系統(tǒng)各個部分時間抖動有關(guān)。測量到的時間的抖動體現(xiàn)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(guān)，信噪比越大，時間抖動越小。一個實用化的SNSPD器件，其優(yōu)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(guān)。已有實驗測量到短納米線的時間抖動可以達(dá)到3 ps。
　　3、寬譜響應(yīng)：超導(dǎo)納米線單光子探測器基于光子觸發(fā)庫珀對的拆對機(jī)制，通過不同超導(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，實現(xiàn)寬譜單光子探測。它能夠探測從X-ray到中遠(yuǎn)紅外的光子，并且具有*的時間精度和信噪比。

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