論文の概要: A platform for high performance photon correlation measurements
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2003.09916v1
- Date: Sun, 22 Mar 2020 15:00:25 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-28 11:33:07.251701
- Title: A platform for high performance photon correlation measurements
- Title（参考訳）: 高性能光子相関測定のためのプラットフォーム
- Authors: Iman Esmaeil Zadeh, Johannes W. N. Los, Ronan B. M. Gourgues, Jin
Chang, Ali W. Elshaari, Julien Zichi, Yuri J. van Staaden, Jeroen Swens, Nima
Kalhor, Antonio Guardiani, Yun Meng, Kai Zou, Sergiy Dobrovolskiy, Andreas W.
Fognini, Dennis R. Schaart, Dan Dalacu, Philip J. Poole, Michael E. Reimer,
Xiaolong Hu, Silvania F. Pereira, Val Zwiller, Sander N. Dorenbos
- Abstract要約: このような実験では、高効率と高分解能を組み合わせた単一光子検出器が重要である。
これまでに報告されたすべての検出器よりも優れた性能を示す装置を作製した。
より厚いフィルムを使用することで、均一な画素性能で大面積のマルチピクセルデバイスを作製できる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.7304210891832584
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: A broad range of scientific and industrial disciplines require precise
optical measurements at very low light levels. Single-photon detectors
combining high efficiency and high time resolution are pivotal in such
experiments. By using relatively thick films of NbTiN (8-11\,nm) and improving
the pattern fidelity of the nano-structure of the superconducting nanowire
single-photon detectors (SNSPD), we fabricated devices demonstrating superior
performance over all previously reported detectors in the combination of
efficiency and time resolution. Our findings prove that small variations in the
nanowire width, in the order of a few nanometers, can lead to a significant
penalty on their temporal response. Addressing these issues, we consistently
achieved high time resolution (best device 7.7\,ps, other devices
$\sim$10-16\,ps) simultaneously with high system detection efficiencies
($80-90\%$) in the wavelength range of 780-1000\,nm, as well as in the telecom
bands (1310-1550\,nm). The use of thicker films allowed us to fabricate
large-area multi-pixel devices with homogeneous pixel performance. We first
fabricated and characterized a $100\times100\, \mu m^2$ 16-pixel detector and
showed there was little variation among individual pixels. Additionally, to
showcase the power of our platform, we fabricated and characterized 4-pixel
multimode fiber-coupled detectors and carried out photon correlation
experiments on a nanowire quantum dot resulting in $g^2(0)$ values lower than
0.04. The multi-pixel detectors alleviate the need for beamsplitters and can be
used for higher order correlations with promising prospects not only in the
field of quantum optics, but also in bio-imaging applications, such as
fluorescence microscopy and positron emission tomography.
- Abstract（参考訳）: 幅広い科学分野や工業分野において、非常に低い光レベルの精密な光学測定が必要である。
このような実験では、高効率と高分解能を組み合わせた単一光子検出器が重要である。
nbtin (8-11\,nm) の比較的厚い膜を用い, 超伝導ナノワイヤ単光子検出器 (snspd) のナノ構造のパターン忠実性を向上させることで, 効率と時間分解能の組み合わせで, 従来報告した全ての検出器よりも優れた性能を示すデバイスを開発した。
ナノワイヤ幅の小さな変化は、数ナノメートルの順に、時間的応答に顕著なペナルティをもたらす可能性が示唆された。
これらの問題に対処するため,780〜1000nmの波長範囲と通信帯域(1310～1550nm)において,高系統検出効率(80～90%)と同時に高時間分解能(ベストデバイス 7.7\,ps,その他のデバイス $\sim$10-16\,ps)を実現した。
より厚いフィルムを使用することで、均一な画素性能で大面積のマルチピクセルデバイスを作製できる。
我々はまず100\times100\, \mu m^2$ 16-ピクセル検出器を作製し, 個々の画素にはほとんど変化がないことを示した。
さらに, このプラットフォームのパワーを示すために, 4画素多モードファイバカップリング検出器を作製し, ナノワイヤ量子ドット上で光子相関実験を行い, 0.04 未満の$g^2(0)$値を得た。
マルチピクセル検出器はビームスプリッターの必要性を緩和し、量子光学の分野だけでなく、蛍光顕微鏡や陽電子放射トモグラフィなどのバイオイメージングへの応用においても、高い次数相関を実現できる。
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