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Geometrical jitter and bolometric regime in photon detection by straight superconducting nanowire

Kuzmin, Artem und Doerner, Stefan und Wuensch, S. H. und Ilin, K. und Siegel, M. und Semenov, Alexey (2019) Geometrical jitter and bolometric regime in photon detection by straight superconducting nanowire. IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 29 (5), e2201105. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/TASC.2019.2908132. ISSN 1051-8223.

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Kurzfassung

We present a direct observation of the geometrical jitter in single photon detection by a straight superconducting nanowire. Differential measurement technique was applied to the 180-µm long nanowire similar to those commonly used in the technology of superconducting nanowire single photon detectors (SNSPD). A non-Gaussian geometrical jitter appears as a wide almost uniform probability distribution (histogram) of the delay time (latency) of the nanowire response to detected photon. White electrical noise of the readout electronics causes broadened, Gaussianshaped edges of the histogram. Subtracting noise contribution, we found for the geometrical jitter a standard deviation of ≈8.5 ps and the full width at half maximum (FWHM) of the distribution of ≈29 ps. FWHM corresponds to the propagation speed of the electrical signal along the nanowire of ≈6.2 × 10^6 m/s or 0.02 of the speed of light. Alternatively the propagation speed was estimated from the central frequency of the measured first-order self-resonance of the nanowire. Both values agree well with each other and with previously reported values. As the intensity of the incident photon flux increases, the wide probability distribution collapses into a much narrower Gaussian distribution with a standard deviation dominated by the noise of electronics. We associate the collapse of the histogram with the transition from the discrete, single photon detection to the uniform bolometric regime.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/133318/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Geometrical jitter and bolometric regime in photon detection by straight superconducting nanowire
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Kuzmin, Artemuniversity of karlsruheNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Doerner, Stefanuniversity of karlsruheNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wuensch, S. H.Institute of Micro and Nanoelectronic systemsNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ilin, K.Institute of Micro- and Nanosystems, University of KarlsruheNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Siegel, M.Institute of Micro- and Nano-electronic Systems, University of KarlsruheNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Semenov, AlexeyAlexei.Semenov (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:August 2019
Erschienen in:IEEE Transactions on Applied Superconductivity
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:29
DOI:10.1109/TASC.2019.2908132
Seitenbereich:e2201105
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
ISSN:1051-8223
Status:veröffentlicht
Stichwörter:SNSPD, geometrical jitter, slow-wave transmission line, latency, photon vs bolometric detection
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Optische Technologien und Anwendungen
Standort: Berlin-Adlershof
Institute & Einrichtungen:Institut für Optische Sensorsysteme
Hinterlegt von: Semenov, Prof.Dr. Alexey
Hinterlegt am:08 Jan 2020 09:18
Letzte Änderung:08 Jan 2020 09:18

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