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面向SNSPD系统的可拓展时间抖动测量模块
1
作者 赵明豪 张兴雨 +4 位作者 张成俊 吕超林 陈岱 万旭骁 巫君杰 《半导体光电》 CAS 北大核心 2023年第3期376-381,共6页
针对超导纳米线单光子探测器(SNSPD)应用需求的多样化,设计了一款面向SNSPD的可拓展时间抖动测量模块。基于对SNSPD系统时间抖动测量原理的分析,设计了数字化单元、时间数字转换(TDC)单元和现场可编程门阵列(FPGA)单元,实现对SNSPD输出... 针对超导纳米线单光子探测器(SNSPD)应用需求的多样化,设计了一款面向SNSPD的可拓展时间抖动测量模块。基于对SNSPD系统时间抖动测量原理的分析,设计了数字化单元、时间数字转换(TDC)单元和现场可编程门阵列(FPGA)单元,实现对SNSPD输出信号的数字化、时间信息测量以及数据读取。对该模块TDC单元的分辨率、线性度和时间精度分别标定,测试结果表明TDC单元的分辨率好于55 ps,测量数据呈线性,100 ns以内时间精度低于36 ps。通过结合实用化SNSPD系统,实现了100 ps左右的时间抖动表征,并与商用时间相关单光子计数(TCSPC)模块进行对比,验证了该模块对于SNSPD系统时间抖动测量的可行性。 展开更多
关键词 超导纳米线单光子探测器 时间抖动 时间数字转换 现场可编程门阵列
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提高超导纳米线单光子探测器计数率的室温读出电路
2
作者 巫君杰 董玉奇 +5 位作者 张成俊 万旭骁 邵峰 丁钰 蒋燕阳 吕超林 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2024年第9期202-206,共5页
计数率是超导纳米线单光子探测器(SNSPD)的重要参数,介绍了一种在室温端提高SNSPD计数率的方法及其测量装置。首先,基于SNSPD系统的分布式电路模型,仿真分析了信号传输完整性和计数率的影响因素;进而,通过引入极低漏热柔性线解决信号完... 计数率是超导纳米线单光子探测器(SNSPD)的重要参数,介绍了一种在室温端提高SNSPD计数率的方法及其测量装置。首先,基于SNSPD系统的分布式电路模型,仿真分析了信号传输完整性和计数率的影响因素;进而,通过引入极低漏热柔性线解决信号完整性问题,实现在室温端串联电阻提升SNSPD计数率的系统。通过室温端串联150Ω的电阻,在不影响SNSPD系统探测效率以及暗计数率的基础上,器件的计数率提高5.3倍,该方法操作简单,可以满足实时提高SNSPD计数率的需求。 展开更多
关键词 超导纳米线单光子探测器 计数率 串联电阻 分布式电路模型
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超导单光子探测器在生物领域中的应用进展(特邀)
3
作者 吕超林 尤立星 +3 位作者 覃俭 徐光照 蒋燕阳 史经浩 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2024年第1期18-30,共13页
自2001年被发明以来,超导纳米线单光子探测器(SNSPD)迅速成长为近红外波段的明星光子探测器,其在近红外波段如1550 nm处系统探测效率超过95%,暗计数率低于1 cps(counts per second),时间抖动优于10 ps,探测速率高于1 GHz,并广泛应用在... 自2001年被发明以来,超导纳米线单光子探测器(SNSPD)迅速成长为近红外波段的明星光子探测器,其在近红外波段如1550 nm处系统探测效率超过95%,暗计数率低于1 cps(counts per second),时间抖动优于10 ps,探测速率高于1 GHz,并广泛应用在量子信息领域。近年来,研究人员开始将SNSPD引入到生物领域,以替代在近红外波段具有低信噪比、多后脉冲的半导体单光子探测器。本文将介绍SNSPD的探测原理和性能指标,并系统地阐述SNSPD在生物领域中的应用现状和发展前景。 展开更多
关键词 超导纳米线单光子探测器 共聚焦显微镜 单线态氧检测 漫反射光谱 荧光寿命成像
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以氦-4为唯一工质的1.8 K复合制冷机及其应用验证 被引量：4
4
作者 党海政 张涛 +10 位作者 赵帮健 赵永江 谭军 谭涵 薛仁俊 张成俊 吕超林 李浩 尤立星 吴时光 翟钰佳 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期896-905,共10页
量子信息技术和深空探测等领域的蓬勃发展,对2 K以下温区高可靠、长寿命、小型轻量化、高制冷效率低温制冷机的需求日益迫切,高频脉冲管耦合Joule-Thomson(JT)的复合制冷循环是实现这一目标的重要手段.目前国际上以该循环获得2 K以下温... 量子信息技术和深空探测等领域的蓬勃发展,对2 K以下温区高可靠、长寿命、小型轻量化、高制冷效率低温制冷机的需求日益迫切,高频脉冲管耦合Joule-Thomson(JT)的复合制冷循环是实现这一目标的重要手段.目前国际上以该循环获得2 K以下温区的成功实践,均是在脉冲管分系统使用氦-4而JT分系统使用氦-3作为循环工质的情况下获得的.氦-3在地球上存量稀少、价格高昂,是阻碍这一循环在更广范围内实用化的关键瓶颈.本文对以氦-4为唯一工质的四级高频脉冲管耦合JT的复合制冷循环开展了理论与实验研究,分析了基于该循环获取2 K以下温度的关键难点和可行性,从采用间隙密封的直流线性压缩机的低压压力和多级间壁式回热器的低压侧压降损失入手,理论预测出在40 kPa系统充气压力下可实现1.1 kPa的压缩机吸气压力和438.6 Pa的低压侧总压降,从而能获得1.54 kPa的饱和蒸气压,此时采用氦-4节流可实现1.78 K的制冷温度.同时,在氦-4超流态工况下,分析了小界面温差的Kapitza热导对冷头蒸发器内超流氦热传递的影响,并给出了在此基础上JT循环参数优化的限制条件.设计出的制冷机的无负荷温度经过16.5 h从300 K降至1.8 K,且在360 h连续运行时间内温度波动不超过±6 mK,验证了理论的正确性和工质在超流状态下制冷温度的稳定性.随后开展了与实际超导纳米线单光子探测器(superconducting nanowire single-photon detector,SNSPD)的耦合联试,对SNSPD器件的系统探测效率和暗计数率的实际测试表明,所研制复合制冷机在采用氦-4为唯一工质条件下,依然可以为SNSPD提供1.84 K的工作温度以及良好的电环境,使其保持稳定可靠的工作状态.上述理论和实验突破不但将为SNSPD的未来空间应用提供可靠保障,而且也将为彻底打破该类复合制冷循环在更广领域内的实用化瓶颈铺平道路. 展开更多
关键词 复合制冷循环 四级高频脉冲管 Joule-Thomson 氦-4 1.8 K 超导纳米线单光子探测器
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硅二极管低温温度计性能实验与分析
5
作者 李泽宇 蒋燕阳 +2 位作者 张成俊 邵峰 邓伟峰 《低温与超导》 CAS 北大核心 2023年第6期77-83,共7页
主要介绍了一款硅二极管温度计以及其配套干、湿式低温测试系统,对其灵敏度、互换性、测温精度、重复性等进行实验,并拟合了标准特性曲线。结果表明:互换性温差低至±0.2 K@4 K;低温下灵敏度最高可达-38 mV/K;测温精度<12 mK@77... 主要介绍了一款硅二极管温度计以及其配套干、湿式低温测试系统,对其灵敏度、互换性、测温精度、重复性等进行实验,并拟合了标准特性曲线。结果表明:互换性温差低至±0.2 K@4 K;低温下灵敏度最高可达-38 mV/K;测温精度<12 mK@77 K;适合低温下的测温应用。 展开更多
关键词 低温温度计 硅二极管 低温测量 低温系统
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基于阵列式传感器侵彻信号采集与计层算法研究
6
作者 郑德智 乔孟添 +2 位作者 李中翔 胡纯 张成俊 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期221-233,共13页
侵彻武器能够有效毁伤敌方地下工事等多层结构目标,为了实现侵彻武器对炸点的精准控制,以达到最佳的毁伤效果,多层侵彻引信侵彻信号采集与识别至关重要。本文围绕硬目标侵彻引信中侵彻信号的获取、计层算法等关键技术,提出一种基于阵列... 侵彻武器能够有效毁伤敌方地下工事等多层结构目标,为了实现侵彻武器对炸点的精准控制,以达到最佳的毁伤效果,多层侵彻引信侵彻信号采集与识别至关重要。本文围绕硬目标侵彻引信中侵彻信号的获取、计层算法等关键技术,提出一种基于阵列式传感器的侵彻模拟实验方法,通过设计间距,控制三次撞击时间的间隔分别为9.15和5.41 ms,对比有限元仿真结果,验证了多通道信号采集电路的可靠性与模拟实验方法的可行性。同时,为提高计层识别的准确性,分别采用短时傅里叶变换、小波变换、Winger-Vile分布对实验数据进行计层分析。分析结果表明,Winger-Vie算法可从时间、频率、能量多维度综合分析,具有较高的识别率和直观性,但在信息提取方面还需要改进时频分析进行优化。本文研究内容为下一步实现高精度侵彻信号计层以及解决信号黏连问题提供了重要依据。 展开更多
关键词 引信 阵列式加速度传感器 FPGA 时频分析 计层识别
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光量子信息利器——超导纳米线单光子探测器 被引量：3
7
作者 尤立星 《物理》 CAS 北大核心 2021年第10期678-683,共6页
利用超导宏观量子效应与环境电磁场的相互作用,超导探测器可以实现量子极限灵敏度探测。超导纳米线单光子探测器(SNSPD)具备高探测效率、低暗计数等优异的性能,已经在量子信息、深空通信、激光雷达等领域得到了广泛的应用,并为中国"... 利用超导宏观量子效应与环境电磁场的相互作用,超导探测器可以实现量子极限灵敏度探测。超导纳米线单光子探测器(SNSPD)具备高探测效率、低暗计数等优异的性能,已经在量子信息、深空通信、激光雷达等领域得到了广泛的应用,并为中国"九章"光量子计算原型机、量子密钥分发等领域达到国际领先水平提供了核心探测技术支持。文章简述了SNSPD的基本原理,对其性能、制冷技术、应用以及常见的问题等进行了介绍,并对未来发展做了展望。 展开更多
关键词 单光子探测 探测效率 量子信息
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