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Fractal superconducting nanowire avalanche photodetector at 1550 nm with 60% system detection efficiency and 1.05 polarization sensitivity

机译：1550nm的分形超导纳米线雪崩光电探测器，具有60％的系统检测效率和1.05极化敏感性

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Superconducting nanowire (nanostrip) single-photon detectors (SNSPDs) have shown unprecedented detection efficiency and timing properties, but simultaneously achieving polarization-insensitive high detection efficiency, low dark-count rate (DCR), fast speed, and low timing jitter remains a challenge. Here we report on our design, fabrication, and characterization of a cascaded superconducting avalanche photodetector composed of 40 nm wide NbTiN nanowires patterned into fractal curves. At the base temperature of 2.7 K, the device exhibits 60 +/- 3% system detection efficiency at the wavelength of 1550 nm, 1.05 polarization sensitivity, 220 cps DCR, 4 ns recovery time, and 45 ps timing jitter. This Letter not only demonstrates these combined. properties on a single detector that was unobtainable previously, but also shows that that current-crowding effect remarkably permits decent internal detection efficiency. These counter-intuitive results expand the understanding pertaining to the device physics of SNSPDs. (C) 2020 Optical Society of America
机译：超导纳米线（nanostrip）单光子探测器（SNSPDs）已经显示了前所未有的检测效率和时序特性，但同时实现偏振不敏感的高检测效率，低的暗计数率（DCR），速度快，并且低定时抖动仍然是一个挑战。在这里，我们对我们的设计，制造和表征报告级联超导雪崩光电探测器的40纳米宽的纳米线NbTiN构图为分形曲线组成。在2.7 K的基准温度时，装置具有60 +/- 3％的系统的检测效率在1550nm，1.05偏振灵敏度，220厘泊DCR，4毫微秒的恢复时间的波长，45个ps的定时抖动。这封信不仅证明了这些组合。单个检测器上的属性，这是无法得到的先前的，但还示出了电流拥挤效应明显地允许体面内部检测效率。这些反直觉的结果扩大的理解有关SNSPDs的器件物理。 （c）2020美国光学学会

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