[發明專利]一種多通道超導納米線單光子探測器的低溫讀出方法

有效

• 申請號: 201910196427.6
• 申請日: 2019-03-15
• 公開（公告）號: CN109764960B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 鄭凱;趙清源;康琳
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G01J1/44
• 分類號: G01J1/44
• 代理公司: 蘇州威世朋知識產權代理事務所(普通合伙) 32235
• 代理人: 楊林潔

1.一種多通道超導納米線單光子探測器的低溫讀出方法，其特征在于，包括低溫下的多通道超導納米線單光子探測器以及超導納米線編碼器、室溫下的放大器，所述多通道超導納米線單光子探測器的輸出端按照固定方式連接多門控端超導納米線或門輸入端，所述超導納米線編碼器的輸出信號通過同軸線由低溫工作區傳輸至室溫環境，并通過所述放大器傳輸至外部檢測儀器；所述超導納米線編碼器具有(2^N-1)個輸入端和N個輸出端；所述多通道超導納米線單光子探測器和超導納米線編碼器均安裝在制冷裝置的內部；所述超導納米線編碼器由多個獨立的多門控端超導納米線或門組成，超導納米線編碼器是基于多個超導納米線邏輯器件(Nanocryotron，nTron)所組成，超導納米線邏輯器件nTron上端分別為偏置端口和輸出端口；nTron的工作機制為，當偏置端口加載偏置電流，偏置電流應低于臨界電流，因此通道段不會失超處于超導狀態；所述多門控端超導納米線對同一個通道納米線的控制，實現了集成度高的或門，同時也具備擴展至與門的功能。

2.根據權利要求1所述的一種多通道超導納米線單光子探測器的低溫讀出方法，其特征在于，所述多通道超導納米線單光子探測器與超導納米線編碼器在低溫下相連接，多通道超導納米線單光子探測器的輸出端與超導納米線編碼器的輸入端相連。

3.根據權利要求2所述的一種多通道超導納米線單光子探測器的低溫讀出方法，其特征在于，所述超導納米線編碼器的輸出端口通過制冷裝置內部的同軸線連接室溫中的放大器。

4.根據權利要求2所述的一種多通道超導納米線單光子探測器的低溫讀出方法，其特征在于，所述多通道超導納米線單光子探測器和超導納米線編碼器均在同一個PCB板上實現集成化。

5.根據權利要求1所述的一種多通道超導納米線單光子探測器的低溫讀出方法，其特征在于，多個所述超導納米線編碼器組合后能夠實現邏輯功能，通過將接收到的超導納米線單光子探測器信號進行BCD編碼的方式輸出，最終實現減少傳統室溫讀出電路輸出端口數的功能。

6.根據權利要求4所述的一種多通道超導納米線單光子探測器的低溫讀出方法，其特征在于，所述超導納米線編碼器通過BCD編碼比特輸出信息，能夠確定響應光子的多通道超導納米線單光子探測器所在位置，編碼輸出的脈沖表明光子到達多通道超導納米線單光子探測器的時刻，實現多通道超導納米線單光子探測器地址位置信息的數字讀出功能，并且保證了光子到達的時間信息。

7.根據權利要求1所述的一種多通道超導納米線單光子探測器的低溫讀出方法，其特征在于，所述超導納米線編碼器具有放大多通道超導納米線單光子探測器信號的功能，多門控端超導納米線或門偏置低于臨界電流，當探測到多通道超導納米線單光子探測器信號后轉變成高阻態，原偏置電流轉而流向所述超導納米線編碼器的輸出端口，最終實現對多通道超導納米線單光子探測器信號進行一級放大。