GB/T 42747-2023超導條帶光子探測器暗計數(shù)率

ICS29050

CCSL.15

中華人民共和國國家標準

GB/T42747—2023

超導條帶光子探測器暗計數(shù)率

Superconductingstripphotondetector—Darkcountrate

IEC61788-22-32022Suerconductivit—Part22-3Suerconductinstri

(:,py:pgp

hotondetector—DarkcountrateMOD

p,)

2023-05-23發(fā)布2023-12-01實施

國家市場監(jiān)督管理總局發(fā)布

國家標準化管理委員會

GB/T42747—2023

目次

前言

…………………………Ⅰ

引言

…………………………Ⅱ

范圍

1………………………1

規(guī)范性引用文件

2…………………………1

術語和定義

3………………1

符號

4………………………3

原理

5………………………3

設備

6………………………4

器件封裝

6.1……………4

低溫系統(tǒng)

6.2……………4

測試系統(tǒng)

6.3……………5

測試步驟

7…………………5

溫度測量

7.1……………5

轉變電流測量

7.2………………………6

暗計數(shù)率測量

7.3………………………6

標準不確定度

8……………7

類不確定度

8.1A………………………7

類不確定度

8.2B………………………7

不確定度概算表

8.3……………………8

不確定度要求

8.4………………………8

測試報告

9…………………9

被測樣品的標識

9.1……………………9

測試條件和結果

9.2……………………9

各種可選報告

9.3………………………9

附錄資料性本文件與結構編號對照情況

A()IEC61788-22-3:2022………………10

附錄資料性循環(huán)比對實驗結果

B()……………………11

待測樣品封裝

B.1………………………11

測試條件

B.2……………11

測試結果

B.3……………11

參考文獻

……………………15

GB/T42747—2023

前言

本文件按照標準化工作導則第部分標準化文件的結構和起草規(guī)則的規(guī)定

GB/T1.1—2020《1:》

起草

。

本文件修改采用超導電性第部分超導條帶光子探測器暗計數(shù)

IEC61788-22-3:2022《22-3:

率

》。

本文件與相比在結構上有較多調整兩個文件之間的結構編號變化對照

IEC61788-22-3:2022,。

一覽表見附錄

A。

本文件與的技術差異及其原因如下

IEC61788-22-3:2022:

增加了對的規(guī)范性引用以適應我國的技術條件見第章

———GB/T2900.100—2017,(3)。

本文件做了下列編輯性改動

:

增加了附錄資料性本文件與結構編號對照情況

———A()“IEC61788-22-3:2022”。

請注意本文件的某些內容可能涉及專利本文件的發(fā)布機構不承擔識別專利的責任

。。

本文件由中國科學院提出

。

本文件由全國超導標準化技術委員會歸口

(SAC/TC265)。

本文件起草單位中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術研究所賦同量子科技浙江有限公司中國

:、()、

科學院物理研究所南京大學天津大學

、、。

本文件主要起草人楊曉燕尤立星黃佳張成俊鄭東寧張蠟寶胡小龍

:、、、、、、。

Ⅰ

GB/T42747—2023

引言

利用超導電性能進行很多物理量的超高靈敏度的傳感或測量中列出了多種

。GB/T39722—2020

超導傳感器和探測器其中超導條帶光子探測器就

。,(Superconductingstripphotondetector,SSPD)

是其中一種

。

條帶探測器的一種典型基本結構是超導曲折線結構例如在厚度小于的超導薄膜上制作

,,10nm

出線寬幾十納米或幾百納米長度約幾毫米的條帶其結構為納米尺度在中

,。。GB/T30544.1—2014

定義了納米尺度的長度范圍是因為有一維長度為納米尺度的物體即是納米物體所以

1nm~100nm。,

超導曲折線歸類為納米物體

。

通常用納米線來表示超導曲折線但本文件不推薦使用在詞匯中納米線被定義為電導

“”,。ISO,

或半導的納米纖維在外部維度上有兩維是納米尺度且第三維尺度大很多而前兩維的尺度差異通常

,。

要小于倍如果前兩維差異過大那就使用納米片納米緞或納米帶來表述曲折線結構然而

3。,“”“”“”。,

在電子學領域這些術語不太常用除此之外對納米物體的定義中超導曲折線的結構也許不符合

。,ISO,

常用的線的結構因為線需要有圓形的橫界面雖然在有些例子中納米線的形狀符合定義如線

,。ISO,

的厚度寬度但是從單光子探測原理的理論方面來看條帶比納米線更合理寬度遠

5nm、15nm,,“”“”:

大于超導相干長度且具有兩維特性所以將超導曲折線結構中一直用的名稱納

。,GB/T39722—2020“

米線替換成了條帶根據(jù)標準的定義將條帶類型的探測器統(tǒng)一成超導條帶光子探測器

”“”。,[supercon-

或者超導納米條帶光子探測器本文件中將使用

ductorstripphotondetector(SSPD)],(SNSPD)。

的簡稱

SSPD。

通常在遠低于其轉變溫度時工作并偏置在接近臨界電流區(qū)域光子探測的機理是超導庫

SSPD,。

珀對被拆散導致熱點或渦旋運動的形成從而產生電熱有阻區(qū)明確統(tǒng)一的探測模型目前并沒有完全

,。

建立目前主流的模型是熱點模型由于光通信波段的光子能量比庫珀對的結合能幾個

,。(1eV)(meV)

約高個個數(shù)量級當一個光子被條帶吸收時將拆散數(shù)百個庫珀對并產生大量準粒子同時在條

2~3,,,

帶上產生有阻的局域熱點區(qū)通過電熱反饋流程正常區(qū)將擴散到橫穿條帶的整個線寬并沿電流方向

。,

擴散一小部分這就導致在超導條帶上產生電阻區(qū)除此之外還有一些其他可能的探測模型如渦旋

,。,,-

反渦旋對解離或單渦旋橫穿等渦旋運動或許會導致同樣的電熱反饋產生有阻區(qū)最后由于在條帶

。。,

上產生的有阻區(qū)偏置電流將轉移到讀出電路中這使得正常區(qū)將會迅速冷卻并最終消失以上的過程

,,。

將產生一個電壓脈沖來對應一個單光子吸收的事件

。

探測器的主要應用領域為量子信息激光通信光探測與測距熒光光譜和量子計算等

SSPD、、、。

探測器的各方面性能如下一段所述已經遠超半導體單光子探測器如光電倍增管和雪崩光電二

SSPD()

極管等由于對中紅外的超敏感光子探測的需求激增的市場規(guī)模快速增加的標準化不

。,SSPD。SSPD

僅有利于行業(yè)應用也有利于科學研究的發(fā)展

,。

作為一種光子探測器通常采用一些關鍵參數(shù)來表征其性能如探測效率時間抖動死時間和暗計

,,、、

數(shù)率等其中暗計數(shù)率影響到其他參數(shù)的測量所以一般優(yōu)先測量暗計數(shù)率

。,。

Ⅱ

GB/T42747—2023

超導條帶光子探測器暗計數(shù)率

1范圍

本文件描述了超導條帶光子探測器的性能參數(shù)之一暗計數(shù)率DCR或R的測量以及隨

(SSPD)(D),

偏置