OptimisationDétecteur de photons uniqueLes performances, l'amélioration de l'efficacité de détection et la réduction du taux de comptage noir peuvent être obtenues par:

Moyens d'améliorer l'efficacité de la détection

Sélection et préparation des matériaux:

On choisit des matériaux présentant une température de transition supraconductrice élevée, une faible résistivité et une densité de courant critique élevée, tels que le tungstène (w), le Nitrure de niobium (NBN), le Nitrure de titane (TI) (TiN) ou leurs alliages (nbtin).

Des structures de Nanofils de haute qualité sont préparées par des techniques de croissance de couches minces fines (telles que l'épitaxie par faisceau moléculaire, le dépôt laser pulsé, etc.) et des techniques de nanotraitement (telles que la gravure par faisceau ionique focalisé, la lithographie par faisceau d'électrons, etc.).

Optimisation de la taille et de la forme des Nanofils, par exemple en réduisant la largeur des Nanofils et en optimisant la topographie des bords des Nanofils pour améliorer leur efficacité d'absorption des photons et leur sensibilité à la détection.

Couplage optique et renforcement:

En utilisant des structures telles que des cavités résonantes optiques, des guides d'onde optiques ou des antennes optiques, les photons incidents sont efficacement couplés dans les Nanofils, améliorant l'interaction des photons avec les Nanofils.

Déposer les Nanofils directement sur la surface de la cavité de résonance optique ou du Guide d'onde, ou améliorer l'efficacité d'absorption des photons en concevant une structure d'antenne optique spéciale.

Travail parallèle Multi - pixels:

En concevant un réseau de détecteurs de photons uniques de Nanofils supraconducteurs de multi - pixels pour réaliser le travail parallèle, le taux de comptage et la capacité de résolution du nombre de photons du détecteur peuvent être considérablement améliorés.

Réduire la température de fonctionnement:

Les détecteurs de Nanofils monophotons supraconducteurs doivent fonctionner à des températures extrêmement basses (généralement inférieures à quelques Kelvin) pour réduire le bruit thermique et améliorer l'efficacité de la détection.

L'utilisation d'un système de réfrigération efficace, tel qu'un refroidisseur GM, et une conception thermique optimisée peuvent réduire la température de fonctionnement du détecteur.

Optimisation du courant de polarisation:

Un réglage approprié du courant de polarisation du détecteur permet de réduire le nombre d'obscurcissements et le bruit tout en garantissant une efficacité de détection élevée.

Grâce à des simulations expérimentales et théoriques, trouvez la valeur de courant de polarisation idéale pour obtenir les meilleures performances de détection.

Améliorer l'efficacité quantique:

L'adoption d'une structure rétro - illuminée telle que la structure de renforcement de microcavité Si3N4 augmente l'efficacité quantique du détecteur à base de silicium jusqu'à 95% (@ 1550nm).

Méthodes pour réduire le taux de comptage obscur

Blindage électromagnétique:

Adopter des mesures de blindage électromagnétique pour réduire l'impact du champ électromagnétique externe sur les performances du détecteur.

En concevant une structure de blindage électromagnétique raisonnable, il est possible de réduire efficacement le niveau de bruit du détecteur.

Conception de circuit à faible bruit:

Utilisez un circuit électronique de lecture à faible bruit et un circuit de traitement du signal pour réduire l'impact du bruit du circuit sur les performances du détecteur.

Grâce à la conception et à l'optimisation de circuits raffinés, le rapport signal sur bruit et l'efficacité de détection du détecteur peuvent être améliorés.

Refroidissement actif:

Réduire la température du détecteur et supprimer le bruit d'excitation thermique. Par exemple, le refroidissement de l'APD à - 40 ° C peut réduire le taux de comptage sombre à moins de 1 CPS.

Exclusion de la lumière ambiante:

L'interférence de la lumière ambiante est exclue en utilisant des mesures telles qu'un bac à vide métallique multicouche (taux de blindage > 60 dB), un filtre interférentiel en cascade (largeur de bande < 1 nm).

Optimisation du seuil de discrimination du signal:

Un circuit de filtrage dynamique est utilisé pour fixer le seuil de discrimination optimal (typiquement 5 à 10 fois le pic de bruit) en fonction de la courbe de répartition du bruit.

Contrôle du temps mort:

Après avoir déclenché le signal, éteignez brièvement le détecteur (par exemple, 80 μs) pour éviter que les charges résiduelles ne provoquent un bruit supplémentaire.

Les réglages de temps mort doivent évaluer l'efficacité par rapport au bruit en fonction du scénario d'application spécifique, par exemple, des temps morts plus longs peuvent être nécessaires pour réduire le bruit dans les communications quantiques et des temps morts plus courts peuvent être nécessaires pour améliorer l'efficacité dans l'imagerie à haute vitesse.

Conception du filtre:

Selon la demande, le modèle est utilisé pour calculer et concevoir le filtre, après l'usinage pour former le filtre fixé sur la surface supérieure de la puce de détecteur, encapsulé avec la fibre optique et régler la distance pour réaliser la mise au point, ce qui inhibe fortement le comptage de fond du dispositif.