抑制多模光纤耦合超导纳米线单光子探测器的暗计数

摘要： 与多模光纤（MMF）耦合的大活性区超导纳米线单光子探测器（SNSPD）具有高集光能力，这对光子匮乏环境下的自由空间探测应用至关重要。然而由于室温下多模光纤的黑体辐射，MMF耦合SNSPD的系统暗计数率（DCRsys）常超过kHz量级，这将显著降低接收系统的信噪比（SNR）。本文报道了一种采用自制低温MMF滤光台架实现的低DCRsys MMF耦合大活性区SNSPD系统。该由透镜和滤光片组成的滤光台架在40K温度下，通带中心波长（1550±12.5nm）处透射率约80%，并具有500nm至6000nm以上的宽阻带范围。使用该滤光台架后，活性区直径50μm的9像素SNSPD阵列MMF耦合系统的DCRsys被抑制23dB，仅牺牲1dB系统探测效率（SDE）。该探测器在1550nm光子入射时，DCRsys为100Hz时SDE达51%，信噪比提升约160倍，噪声等效功率改善至3×10?19 W/Hz1/2。