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超導納米線單光子探測器能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)模化應用的原因
發(fā)布時間： 2022-11-25 點擊次數(shù)： 1073次超導納米線單光子探測器是一種性能優(yōu)異的單光子探測器，處于偏置狀態(tài)的納米線吸收光子后產(chǎn)生阻態(tài)，從而影響了電路電流分布，通過低噪聲放大器，讀出電流變化所產(chǎn)生的光脈沖響應。超導作為一種材料*的屬性，既是研究凝聚態(tài)物理的重要平臺，也能被用于實現(xiàn)功能特異的各種電子學器件。基本原理：是利用光子能量實現(xiàn)超導納米線庫珀對的拆對，從而在超導納米線局域發(fā)生超導-非超導相變。和傳統(tǒng)半導體單光子探測器相比，它具有探測效率高、暗計數(shù)低、時間抖動小、死時間短、寬譜響應以及自由運行等優(yōu)勢。高性能SNSPD已經(jīng)在量子信息、激光通信、激光雷達等領域得到了廣泛應用。超導材料是在特定溫度下呈現(xiàn)零電阻的一類特殊材料，超導電子學是利用超導材料開展電子學相關研究的一個專門學科。利用超導材料制備的傳感器、探測器通常具備高靈敏度、低噪聲、高速度等優(yōu)勢，可以在很多領域發(fā)揮不可替代的優(yōu)勢。和其它超導探測器相比，超導納米線單光子探測器能夠迅速實現(xiàn)規(guī)模化應用有幾點原因：（1）工藝和結構非常簡單：僅需單層超導薄膜，且超導薄膜加工需要單層工藝即可實現(xiàn)；（2）讀出電路簡單：典型光子響應的脈沖原始信號幅度在亞毫伏量級，僅需要使用室溫低噪聲放大器即可獲得較高信噪比的信號；（3）魯棒性強：作為一個光電探測器，實現(xiàn)了光子到電脈沖的轉(zhuǎn)換，可以說是光數(shù)字信號到電數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，抗環(huán)境噪聲能力強。同時它和超導約瑟夫遜結型器件不同之處在于，它對環(huán)境磁場不敏感；且器件電阻通常在MW量級，抗靜電及環(huán)境干擾能力強；（4）通常SNSPD采用NbN等低溫超導材料制備，僅用液氦溫區(qū)兩級小型制冷機即可實現(xiàn)，系統(tǒng)可靠性強，可7×24小時不間斷運行。以上優(yōu)點使得SNSPD容易實現(xiàn)規(guī)模化應用。即使從最保守的角度來看，它可以作為一個高性能的科研裝備，滿足眾多研發(fā)領域?qū)Ω咝阅躍PD的需求。
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