Ограничение фоном мощности эквивалентной шуму для приемника одиночных ИК фотонов на основе сверхпроводниковых детекторов, сопряженных с одномодовым волокном

 

К. В. Смирнов^1,2,3, Ю. Б. Вахтомин^1,2, А. В. Дивочий², А. В. Антипов², Г. Н. Гольцман^1,2,3

¹Московский педагогический государственный университет,

²ЗАО «Сверхпроводниковые нанотехнологии

³Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»

                                                                                          

Статья получена 20 апреля 2015 г.

 

Аннотация. Представлены результаты теоретического и экспериментального исследования предельно достижимого минимального уровня ложных срабатываний и мощности эквивалентной шуму для приемника одиночных ИК фотонов, основанного на сверхпроводниковых детекторах, сопряженных со стандартным оптическим одномодовым волокном. Показано, что предельное значение ложных срабатываний определяется фоновой засветкой. Предложен эффективный способ фильтрации фонового излучения вне полосы работы приемника. Продемонстрировано, что при достигнутых значениях квантовой эффективности детекторов (35% для l=1.55 мкм и 45% для l=1.3 мкм) мощность эквивалентная шуму в основном определяется значением темновых срабатываний. Измеренная мощность эквивалентная шуму для приемника оптимизированного для l=1.55 мкм составила 8.9×10^-19 Вт×Гц^1/2, что менее чем на порядок величины превышает рассчитанное предельное значение, полученное при 100% квантовой эффективности детектора.

Ключевые слова: сверхпроводниковый однофотонный детектор, темновые отсчеты, мощность эквивалентная шуму, одномодовое оптическое волокно, фоновое излучение.

Abstract. We investigated the minimum level of the dark count rates and noise equivalent power of superconducting single photon detectors coupled to standard single mode optical fibers. We found that background radiation limits the minimum level of the dark count rates. We also proposed the effective method for reducing background radiation out of the required spectral range of the detector. Measured noise equivalent power of detector reaches 8.9×10^-19 W×Hz^1/2 at a wavelength of 1.55 μm and quantum efficiency 35%.

Keywords: superconducting single photon detectors, dark counts, noise equivalent power, single mode fiber, background radiation.