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超導(dǎo)納米線單光子探測器能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用的原因

發(fā)布時間： 2022-11-25　　點擊次數(shù)： 838次

　　超導(dǎo)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(yīng)。超導(dǎo)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(xué)器件。
　　
　　基本原理：
　　是利用光子能量實現(xiàn)超導(dǎo)納米線庫珀對的拆對，從而在超導(dǎo)納米線局域發(fā)生超導(dǎo)-非超導(dǎo)相變。和傳統(tǒng)半導(dǎo)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(yīng)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(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。
　　
　　超導(dǎo)材料是在特定溫度下呈現(xiàn)零電阻的一類特殊材料，超導(dǎo)電子學(xué)是利用超導(dǎo)材料開展電子學(xué)相關(guān)研究的一個專門學(xué)科。利用超導(dǎo)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(lǐng)域發(fā)揮不可替代的優(yōu)勢。
　　
　　和其它超導(dǎo)探測器相比，超導(dǎo)納米線單光子探測器能夠迅速實現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用有幾點原因：
　　（1）工藝和結(jié)構(gòu)非常簡單：僅需單層超導(dǎo)薄膜，且超導(dǎo)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(yīng)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(dǎo)約瑟夫遜結(jié)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(dǎo)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(yīng)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(lǐng)域?qū)Ω咝阅躍PD的需求。

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