超導探測器整體(ti) 結構、超導單光子探測器探測原理、超導單光子探測器探測效率計算。
在之前眾(zhong) 多的文章中，我們(men) 從(cong) 探測器的整體(ti) 使用、單個(ge) 控製模塊、脈衝(chong) 整形模塊、新舊版控製器等許多方麵介紹了SSPD，相信大家對
這款探測器比較熟悉了。這篇文章中，將更加深入的了解這款探測器。
探測器主要有以下幾部分組成：探測器腔體(ti) 、壓縮機、偏置電流控製器、氦氣管。其中探測
器腔體(ti) 主要有：外殼、冷頭、SSPD芯片以及同軸線纜等部件；偏置電流控製器有新舊兩(liang) 個(ge) 版本，主要有低噪放大器、偏置電流控製
器、顯示等部分；納米芯片安裝在探測器腔體(ti) 中。
探測器芯片需要工作在超低狀態，使得芯片可以工作在超導態。因此整套係統都是圍繞這一點工作；首先為(wei) 了芯片可以工作在比較好的
狀態下，需要將腔內(nei) 的空氣排空，達到一定的真空條件；這時候壓縮機配合冷頭，使用液氦作為(wei) 製冷劑將溫度降到2.2K以下。這時候
的環境可以滿足納米芯片工作環境。
我們(men) 上麵所說的納米芯片，是在超導、超薄材料上刻蝕出小於(yu) 200nm寬度的納米線，這樣
超薄、超窄的納米線，可以保證快速的熱弛豫過程。對於(yu) 光子到脈衝(chong) 的轉換過程我們(men) 看下麵這幅圖，展示了光子打在超導材料上，產(chan) 生
熱點變為(wei) 有阻態，再轉變到超導態的整個(ge) 過程。
在超導態下，納米芯片的兩(liang) 端沒有產(chan) 生電壓差或者說電壓差很小，這時候，打入一個(ge) 光子，在材料上產(chan) 生熱點，隨著能量的釋放，原本
沒有電壓差的兩(liang) 端，這時候產(chan) 生了電壓差，並且電壓差持續增大，直到這個(ge) 熱點的能量逐漸降低，也就是說的熱弛豫過程，完成這一過
程後，超導態逐漸恢複，兩(liang) 端的電壓逐漸減小，如果將脈衝(chong) 放大，我們(men) 得到下圖的脈衝(chong) 信號。
從(cong) 上麵的原理簡述中，我們(men) 暫時還看不到探測效率如何。對於(yu) 探測效率更共識的一種做法如下。使用功率計測試入射光的功率P1，再
使用可調衰減器衰減一定值再經過計數器獲得1s內(nei) 的光子數；測得的光子數與(yu) 功率P1對應的光子數的比值便是探測器的探測原理；一
般地，在1550nm波段，12.8pw約包含有10^8個(ge) 光子數；此時，若衰減20dB,理論最大光子數為(wei) 10^6個(ge) 光子數，根據計數器顯示
值，除以10^6便可得出探測效率；對於(yu) 探測效率，受外界影響的比較大，比如光纖連接器之間的耦合效率、光纖到納米芯片的耦合效
率以光的偏振等影響，因此需要根據實際情況，做出適當的調整。
而探測效率與(yu) 暗計數受偏置電流影響比較大，偏置電流越大理論可以獲得更高的探測效率，但是暗計數此時，又會(hui) 急劇增加。因此這兩(liang)
者之間也要取一個(ge) 中間點。暗計數、探測效率與(yu) 偏置電流如下。
因此為(wei) 了提高效率，我們(men) 需要盡可能的減少光纖在耦合時的耦合效率，以及調整最優(you) 的偏振方向。
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