В настоящее время приборы ИК диапазона широко применяются в научных исследованиях, промышленности, военном деле. Можно привести множество примеров практического использования этих приборов: дистанционное измерение температур и теплового излучения различных тел, химический анализ веществ по спектрам их поглощения и излучения в ИК области спектра, инфракрасные астрономические исследования, тепловидение, обнаружение морских, наземных, воздушных объектов, тестирование микросхем, квантовая криптография, квантовые компьютеры.
Значение ИК техники возросло в связи с освоением космического пространства. ИК радиометры и спектрометры различных типов, установленные на космических аппаратах, успешно используются для дистанционного изучения земных и водных ресурсов, исследования метеорологических процессов, а также изучения планет Солнечной системы.
Для многих применений требуются ИК приемники с чувствительностью, позволяющей регистрировать одиночные кванты света. Одним из таких применений, требующих использования детекторов, обладающих од-нофотонной чувствительностью, является тепловая томография микросистем, которую, в силу слабой интенсивности теплового излучения микроструктур, проблематично проводить с помощью других приёмников излучения. Так, при работе микропроцессоров и других интегральных микросхем, в момент переключения отдельной МОП структуры, из каждого канала пары транзисторов происходит излучение инфракрасных световых квантов, позволяющее регистрировать последовательность работы элементов схемы и проводить, таким образом, ее диагностику [1, 2]. Усилия разработчиков направлены на увеличение скорости срабатывания ключевых элементов и снижение энергетических затрат при переключении. Используя в тестерах микросхем уже известные однофотонные детекторы, приходится значительно увеличивать время наблюдения, что в сочетании со всё возрастающим числом элементов интегральных схем сильно увеличивает общее время тестирования и не позволяет проводить этим методом контроль качества микропроцессоров в процессе производства.
Приемники на базе фотоумножителей и полупроводниковых лавинных диодов могут работать в однофотонном режиме в видимом и ближнем ИК диапазоне. Работа этих приборов основана на использовании каскадного размножения электронов, позволяющего зарегистрировать электрический импульс. К сожалению, такая схема регистрации приводит к относительно большой инерционности прибора и ограничивает их использование временами более 1 не.
В последние годы всё чаще прогресс телекоммуникационных и информационных систем связывают с появлением квантовой криптографии и обработкой информации квантовыми системами (квантовые компьютеры). В связи с этим возрос интерес к особому классу оптоэлектрических приборов — однофотонных детекторов оптического излучения, позволяющих с высоким быстродействием регистрировать одиночные кванты света. Квантовые оптические технологии, на которых основаны применения в квантовой криптографии разработаны для работы на телекоммуникационных длинах волн, т. е. в ближнем ИК диапазоне. Использование сверхчувствительных однофотонных детекторов в оптических телекоммуникационных системах дает возможность регистрации сигнала без использования дорогостоящих оптических усилителей, что особо важно для протяженных трансконтинентальных волоконно-оптических линий связи. Кроме того, это открывает уникальные возможности для защиты передаваемой информации путем создания квантово-криптографических систем.
Детекторы, обладающие высокой чувствительностью в ИК диапазоне, низким уровнем темнового счета и малым джиттером позволят улучшить временное разрешение при измерениях времени когерентности спонтанного излучения и корреляционной функции источников, что приведет к продвижению исследований однофотонных источников излучения, спонтанного параметрического рассеяния и его применений.
Применения в квантовой метрологии, такие, например, как оптическая и квантовая оптическая когерентная томография [3, 4] требуют быстрых детекторов, обладающих высокой чувствительностью в широком спектральном диапазоне от видимого до ИК. Оптическая когерентная томография является альтернативой хирургической биопсии. Данный метод исследований позволяет обнаружить аномалии в распределении плотности биологической ткани и дает микронное разрешение. Пространственное разрешение зависит от длины когерентности источника излучения, используемого в оптической томографии, а значит от ширины спектра. Время сканирования ткани будет зависеть от быстродействия детектора, его чувствительности и скорости ложных срабатываний. К сожалению, традиционно использующиеся однофотонные детекторы, такие как лавинные фотодиоды и фотоэлектронные умножители, не обладают достаточно широкой спектральной чувствительностью и быстродействием.
Исследования проведенные за последние несколько лет [5, 6] показали перспективность разработки однофотонных детекторов на основе тонкопленочных сверхпроводников. Детекторы, на основе тонкой пленки NbN, обладают квантовой эффективностью до 10% на длине волны 1.3 мкм и до 6% на длине волны 1.55 мкм. Эквивалентная мощность шума детекторов составляет 6 • Ю-18 Вт/Гц½ и 2 • Ю-17 Вт/Гц½ на длинах волн 1.3 и 1.55 мкм, соответственно. Квантовая эффективность недостаточно высока в ИК диапазоне. Данные детекторы имеют длительность импульса порядка 10 не, что ограничивает их максимальную скорость счета фотонов.
Проанализировав параметры детекторов, необходимых для различных применений и характеристики существующих однофотоиных детекторов, приходим к выводу, что разработка и оптимизация характеристик быстродействующего, однофотонного сверхпроводникового детектора, работающего в широком спектральном диапазоне и обладающего низким уровнем темнового счета, является, несомненно, актуальной задачей.
Целью диссертационной работы являлось исследование характеристик однофотонных сверхпроводниковых детекторов, созданных на базе тонких пленок NbN, увеличение быстродействия детектора и исследование возможностей практического применения однофотонных сверхпроводниковых детекторов вместо традиционно используемых полупроводниковых однофотонных детекторов. Это включало в себя исследование влияния физических условий наблюдения — рабочей температуры и тока смещения на квантовую эффективность на различных длинах волн и вероятность ложных срабатываний (в отсутствие падающего излучения), измерение величины эквивалентной мощности шума и нестабильности переднего фронта импульса — джиттера детектора, оптимизацию конфигурации сверхпроводниковой полоски, являющейся чувствительным элементом детектора, с целью повышения его быстродействия, а также разработку установок для измерения разрешающей способности методов оптической и квантовой оптической когерентной томографии с использованием однофотонных сверхпроводниковых детекторов излучения.
В качестве объекта исследования выбраны сверхпроводниковые полоски нитрида ниобия шириной порядка 100 нм и длиной от 100 до 500 мкм, изготовленные методом электроннолучевой литографии из плёнок NbN толщиной 3.5 нм. Плёнки были нанесены на полированную сапфировую подложку методом магнетронного распыления Nb в газовой смеси N2 и Аг. Для удобства практического применения детектора, сверхпроводниковая полоска изготавливалась в виде меандра, покрывающего площадку 10×10 мкм2, что существенно упрощает совмещение детектора со стандартным телекоммуникационным оптическим одномодовым волокном.
Предмет работы включает в себя:
• Разработку и изготовление экспериментальных установок для измерений квантовой эффективности исследуемых образцов в интервале рабочих температур от 2.0 К до 4.2 К в диапазоне длин волн 0.56—1.55 мкм, для измерения скорости темнового счета детектора, а также для измерения джиттера однофотонного сверхпроводникового детектора методом совпадений.
• Разработку и изготовление экспериментальных установок для измерения разрешающей способности методов оптической когерентной томографии и квантовой оптической когерентной томографии с использованием однофотонных сверхпроводниковых детекторов.
• Измерение квантовой эффективности исследуемых структур в зависимости от рабочего тока, длины волны излучения, и рабочей температуры.
• Измерение зависимости скорости темнового счета от величины рабочего тока и рабочей температуры и вычисление величины эквивалентной мощности шума из измеренных и экстарполированных данных по квантовой эффективности и скорости темнового счета детектора при рабочей температуре 2 К.
• Измерение разрешающей способности методов оптической когерентной томографии и квантовой оптической когерентной томографии с использованием лавинных фотодиодов и однофотонных сверхпроводниковых детекторов.
• Разработку конфигурации детектора, позволяющей уменьшить длительность отклика, а следовательно, улучшить его быстродействие.
Особенностью методик исследования однофотонных процессов является статистический характер измеряемых величии. Излучение источников, подаваемое на образец, ослаблялось настолько, что время отклика образца на поглощение фотона было много меньше среднего времени между попаданиями фотонов на образец. Это обеспечивало однофотонность отклика как в случае работы с непрерывными источниками излучения, так и с импульсными источниками. Статистический характер имеют квантовая эффективность и другие измеряемые величины, такие как, длительность отклика и джиттер детектора.
В процессе работы были получены следующие новые научные результаты:
• Исследована зависимость квантовой эффективности от тока смещения однофотонного сверхпроводникового детектора на основе тонкой пленки NbN при разных рабочих температурах. Понижение температуры от 4.2 К до 2.0 К приводит к увеличению квантовой эффективности на телекоммуникационных длинах волн 1.3 мкм и 1.55 мкм приблизительно в 5 раз.
Квантовая эффективность однофотонного сверхпроводникового детектора на телекоммуникационных длинах волн 1.3 мкм и 1.55 мкм при рабочей температуре 2.0 К достигает максимальной величины ~ 30%, которая соответствует коэффициенту поглощения сверхпроводниковой NbN наноструктуры, т. е. детектор в данном режиме срабатывает на каждый поглощенный фотон.
Исследована зависимость скорости темнового счета от транспортного тока для узких полосок из пленки NbN толщиной 3.5 нм, при температурах 2.0 — 4.2 К. Скорость темнового счета экспоненциально зависит от приведенного транспортного тока. Понижение рабочей температуры детектора приводит к увеличению показателя экспоненты.
Из экспериментальных данных по квантовой эффективности и скорости темнового счета вычислена эквивалентная мощность шума однофотонного сверхпроводникового детектора на основе узкой полоски из NbN в диапазоне длин воли 0.56 — 1.55 мкм при температуре 2 К.
Методом совпадений измерен джиттер NbN однофотонного сверхпроводникового детектора площадью 10×10 мкм2 и толщиной пленки 3.5 нм.
С помощью численного моделирования и экспериментальной проверки получено, что деление меандра SSPD на несколько более коротких секций, соединенных параллельно, позволяет уменьшить длительность отклика детектора, сохранив прежнюю рабочую площадь детектора.
Однофотонный NbN детектор способен зарегистрировать излучение в более широком спектральном диапазоне по сравнению с лавинными фотодиодами, что приводит к увеличению разрешающей способности методов интерференции сигналов низкой когерентности.
На защиту выносятся следующие положения:
Понижение рабочей температуры однофотонного сверхпроводникового детектора на основе тонкой пленки NbN толщиной 3.5 нм площадью 10×10 мкм2 с 4.2 до 2.0 К приводит к увеличению квантовой эффективности на длинах волн 1.3 мкм и 1.55 мкм в 4 — 6 раз.
Квантовая эффективность однофотонного сверхпроводникового детектора на телекоммуникационных длинах волн 1.3 мкм и 1.55 мкм при рабочей температуре 2.0 К достигает максимальной величины и 30%.
Скорость темнового счета SSPD является экспоненциальной функцией приведенного транспортного тока, с показателем экспоненты, зависящим от температуры. Понижение рабочей температуры детектора с 4.2 до 2.0 К приводит к увеличению показателя экспоненты в2.3 раза. Минимальное экспериментально полученное значение скорости темнового счета SSPD при температуре 2.0 К составляет 3−10~4 с-1 и ограничивается временем накопления данных.
Из полученных зависимостей квантовой эффективности и скорости темнового счета при разных температурах следует, что соотношение сигнал/шум увеличивается при более глубоком охлаждении NbN детектора. Эквивалентная мощность шума однофотонного сверхпроводникового NbN детектора при рабочей температуре 2.0 К для телекоммуникационных длин волн 1.26 мкм и 1.55 мкм, вычисленная из измеренных значений квантовой эффективности и скорости темнового счета достигает 1.5 • 10 20 Вт/Гц½ и 2 • 10 20 Вт/Гц½, соответственно.
• Джиттер NbN однофотонного сверхпроводникового детектора площадью 10×10 мкм2 и толщиной пленки 3.5 нм, полученный методом совпадений (старт-стоп схема), составляет менее 50 пс.
• Деление меандра SSPD на несколько более коротких секций, соединенных параллельно позволяет уменьшить длительность отклика детектора, сохранив прежнюю рабочую площадь детектора. Так, деление образца площадью 10×10 мкм2 на 2 секции приводит к уменьшению длительности времени спада с 8 не до 2.2 не, а деление на 5 секций дает время спада меньше 0.7 не.
• Разрешающая способность метода оптической когерентной томографии с центральной длиной волны излучения источника около 1100 нм с использованием SSPD достигает 2.9 мкм, что на 1.8 мкм меньше, чем с использованием кремниевого лавинного фотодиода. Данное значение ограничено не спектральным откликом SSPD, а спектром источника излучения.
• Использование однофотонных сверхпроводниковых детекторов в квантовой оптической когерентной томографии с центральной длиной волны излучения 800 нм приводит к увеличению разрешающей способности данного метода с 0.99 до 0.82 мкм.
Практическая значимость работы.
Практическим результатом работы явилось создание быстродействующего детектора одиночных фотонов на основе эффекта однофотонного детектирования оптического и ИК излучений тонкопленочными сверхпроводящими наноструктурами. Детектор обладает рекордными характеристиками по быстродействию и чувствительности в широком спектральном диапазоне от УФ до ИК. Были созданы установки для измерения разрешающей способности методов оптической и квантовой оптической когерентной томографии на основе спонтанного параметрического рассеяния света в качестве широкополосного источника излучения и с использованием данных сверхпроводниковых наноструктур в качестве детекторов излучения. Показана перспективность применеиия однофотонных сверхпроводниковых детекторов в корреляционной инфракрасной микроскопии живых биологических образцов с высоким временным разрешением.
В 2005 году на базе УНРЦ МПГУ было создано Закрытое акционерное общество «Сверхпроводниковые нанотехнологии"1 («Scontel») как малое предприятие, ориентированное на реализацию научных разработок коллектива в области научного приборостроения. «Scontel» успешно занимается коммерциализацией в частности однофотонных сверхпроводниковых детекторов, являющихся объектом исследования данной диссертационной работы. Однои двухканальные приемные системы2 с однофотонными сверхпроводниковыми детекторами видимого и ИК диапазона пользуются большим спросом по всему миру. Системы уже были поставлены в Италию, Францию, Австрию, Швейцарию, США, Китай, Японию и нашли широкое применение в различных областях, таких как квантовая криптография, исследование люминесценции квантовых точек, оптическая когерентная томография и др.
Во время проведения исследования были получены следующие патенты: патент на изобретение № 2 300 825 зарегистрирован 10.06.2007 приоритет от 21.12.2005, «Быстродействующий сверхпроводниковый однофотон.
Ihttp://www.scontel.ru.
2http:// www.scontel.ru/ScontelEng/Production/tcoprs001tex. html ный детектор", авторы Гольцман Г. Н., Чулкова Г. М., Окунев О. В., Воронов Б. М., Каурова Н. С., Корнеев А. А., Антипов А. В., Минаева О. Впатент на изобретение № 2 327 253 зарегистрирован 20.06.2008, Заявка 15.08.2006 № 2006.129 452 «Быстродействующий сверхпроводниковый одно-фотониый детектор с полосковыми резисторами» авторы Гольцман Г. Н., Чулкова Г. М., Окунев О. В., Мельников А. П., Воронов Б. М., Каурова Н. С. Корнеев А. А., Антипов А. В., Минаева О. В., Дивочий А. В.
Достигнутые характеристики детектора позволят улучшить параметры уже существующих применений в различных областях. Значительное увеличение быстродействия и квантовой эффективности позволит существенно сократить время тестирования при анализе работы больших интегральных схем [2, 7, 1], увеличить длину и скорость передачи данных в оптических телекоммуникационных линиях связи, квантовой криптографии, квантовых компьютерах и т. д. Кроме того, улучшенные характеристики однофотонного детектора приведут к продвижению исследований однофотонных источников излучения, спонтанного параметрического рассеяния и его применений в различных корреляционных методах исследования.
Диссертация состоит из Введения, пяти глав и Заключения.
5.5 Выводы.
Из обзора литературы: использование однофотонных сверхпроводниковых детекторов в квантовой криптографии позволяет создать квантовокриптографическую линию в оптическом волокне длиной в 200 км, где потери составляют 42.1 дБ, что более чем на 20 дБ больше чем в предыдущих экспериментах.
Из обзора литературы: использование сверхпроводящего однофотонного детектора в методе PICA позволяет собирать данные параллельно с многих отдельных транзисторов с достаточно большой площади интегральных микросхем, изготовленных по субмикронной технологии, с высоким временным разрешением.
По результатам экспериментальных исследований, проведенных соискателем: продемонстрирована возможность применения однофотонного сверхпроводникового детектора ИК излучения в оптической когерентной томографии. SSPD имеет высокую чувствительность во всем спектральном диапазоне необходимом для ОКТ в биологических образцах. Ни кремниевые (Si), ни InGaAs детекторы пе покрывают спектральный диапазон, необходимый для исследований в биологический тканях (700−1500 нм). В дополнение к высокой чувствительности SSPD обладает высокой скоростью счета (до 100 МГц для стандартного детектора и несколько ГГц для параллельной структуры SSPD), что позволяет сократить время сканирования при наличии достаточно сильного сигнала.
Соискателем экспериментально продемонстрировано улучшение разрешающей способности метода квантовой оптической когерентной томографии при применении однофотонных сверхпроводниковых детекторов. Получены результаты, показывающие явное преимущество данных детекторов в спектральной чувствительности по сравнению' с лавинными фотодиодами.
Обсуждаются особенности разработанной соискателем системы корреляционной инфракрасной микроскопии с высоким временным разрешением для исследования нервных тканей рыб дапио-рерио, которая позволит проводить множество аналогичных исследований в биомедицине, требующих низкоэнергетичной микроскопии с использованием однофотонного счета.
Заключение
.
В процессе работы были получены следующие новые научные результаты:
• Исследована зависимость квантовой эффективности от тока смещения однофотонного сверхпроводникового детектора на основе тонкой пленки NbN при разных рабочих температурах. Понижение температуры от 4.2 К до 2.0 К приводит к увеличению квантовой эффективности на телекоммуникационных длинахволн волн 1.3 мкм и 1.55 мкм приблизительно в 4 -6 раз.
• Квантовая эффективность однофотонного сверхпроводникового детектора на телекоммуникационных длинах волн 1.3 мкм и 1.55 мкм при рабочей температуре 2.0 К достигает максимальной величины ~ 30%, которая ограничивается коэффициентом поглощения сверхпроводниковой NbN наноструктуры.
• Исследована зависимость скорости темнового счета от транспортного тока для узких полосок из пленки NbN толщиной 3.5, при температурах 2.0 — 4.2 К. Скорость темнового счета SSPD является экспоненциальной функцией приведенного транспортного тока, с показателем экспоненты, зависящим от температуры. Понижение рабочей температуры детектора с 4.2 до 2.0 К приводит к увеличению показателя экспоненты в2.3 раза. Минимальное экспериментально полученное значение скорости темнового счета SSPD при температуре 2.0 К составляет 3 • Ю-4 с-1 и ограничивается временем накопления данных.
Измерена эквивалентная мощность шума однофотонного сверхпроводникового детектора на основе узкой полоски из NbN в диапазоне длин волн 0.56 — 1.55 мкм при температуре 2 К. Эквивалентная мощность шума однофотонного сверхпроводникового NbN детектора при рабочей температуре 2.0 К для телекоммуникационных длин волн 1.26 мкм и 1.55 мкм, вычисленная из измеренных значений квантовой эффективности и скорости темнового счета достигает 1.5 • Ю-20 Вт/Гц½ и 2 • Ю-20 Вт/Гц½, соответственно.
Джиттер NbN однофотонного сверхпроводникового детектора площадью 10×10 мкм2 и толщиной пленки 3.5 нм, полученный методом совпадений составляет <50 пс.
С помощью численного моделирования и экспериментальной проверки получено, что деление меандра SSPD на несколько более коротких секций, соединенных параллельно, позволяет уменьшить длительность отклика детектора, сохранив прежнюю рабочую площадь детектора. Деление образца площадью 10×10 мкм2 на 2 секции приводит к уменьшению длительности времени спада с 8 не до 2.2 не, а деление на 5 секций дает время спада меньше 0.7 не.
Однофотонный NbN детектор способен зарегистрировать излучение в более широком спектральном диапазоне по сравнению с лавинными фотодиодами, что приводит к увеличению разрешающей способности метода интерференции сигналов низкой когерентности. Для наиболее значимых для оптической когерентной томографии длин волн (700 -1500 нм) разрешающая способность метода с использованием SSPD достигает 2.9 мкм, что на 1.8 мкм меньше, чем с использованием кремниевого лавинного фотодиода.
• Использование однофотонных сверхпроводниковых детекторов в квантовой оптической когерентной томографии приводит к увеличению разрешающей способности данного метода. Использование однофотонных сверхпроводниковых детекторов вместо лавинных фотодиодов в квантовой оптической когерентной томографии с центральной длиной волны излучения 800 нм приводит к увеличению разрешающей способности данного метода с 0.99 до 0.82 мкм.
Практическая значимость работы.
Был создан и запатентован быстродействующий детектор одиночных фотонов на основе эффекта однофотонного детектирования оптического и ИК излучений тонкопленочными сверхпроводящими наноструктурами. Детектор обладает рекордными характеристиками по быстродействию и чувствительности в широком спектральном диапазоне от УФ до ИК. Показано, что использование SSPDs приводит к существенному улучшению разрешающей способности методов оптической и квантовой оптической когерентной томографии. Показана перспектива применения однофотонных сверхпроводниковых детекторов в корреляционной инфракрасной микроскопии живых биологических образцов с высоким временным разрешением.
Однои двухканальные приемные системы с однофотонными сверхпроводниковыми детекторами видимого и ИК диапазона пользуются большим спросом по всему миру. Закрытым акционерным обществом «Сверхпроводниковые нанотехнологии», созданным на базе УНРЦ МПГУ, приемные системы с SSPD уже были поставлены в Италию, Францию, Австрию, Швейцарию, США, Китай, Японию и нашли широкое применение в различных областях, таких как квантовая криптография, исследование люминесценции квантовых точек и оптическая когерентная томография.
В заключение автор выражает глубокую благодарность научному руководителю профессору Г. Н. Гольцману за прекрасную организацию научной работы, профессору Бостонского Университета А. В. Сергиенко за возможность проведения экспериментов по применению однофотонных сверхпроводниковых детекторов в оптической когерентной томографии и квантовой оптической когерентной томографии и ценные рекомендации по написанию диссертационного исследования. Автор выражает искреннюю признательность всем коллегам по работе, за помощь в выполнении работы и дружеское участие. Особая благодарность выражается Б. М. Воронову и руководимой им технологической группе за изготовление уникальных плёнок и структур, без которых данное исследование было бы невозможно.
Список публикаций автора.
1. Nishant Mohan, Olga Minaeva, Gregory N. Gol’tsman, Magued.
B. Nasr, Bahaa E.A. Saleh, Alexander V. Sergienko, and Malvin C. Teich «Photon-Counting Optical Coherence-Domain Reflectometry Using Superconducting Single-Photon Detectors», Optics Express, (2008), v. 16, pp. 18 118−18 130- авторских 40%, 0.8 п.л.
2. Magued B. Nasr, Olga Minaeva, Gregory N. Goltsman, Alexander V. Sergienko, Bahaa E. A. Saleh, and Malvin.
C. Teich «Submicron axial resolution in an ultrabroadband two-photon interferometer using superconducting single-photon detectors», Optics Express, (2008), v. 16, pp. 15 104−15 108- авторских 40%, 0.3 п.л.
3. A. Divochiy, F. Marsili, D. Bitauld, A. Gaggero, R. Leoni, F. Mattioli, A. Korneev, V. Seleznev, N. Kaurova, O. Minaeva, G. Gol’tsman, K.G. Lagoudakis, M. Benkhaoul, F. Levy, and A. Fiore, «Superconducting nanowire photon number resolving detector at telecommunications wavelengths Nature Photonics, (2008), Vol.2, pp. 302−306- авторских 15%, 0.3 п.л.
4. I. Milostnaya, A. Korneev, M. Tarkhov, A. Divochiy, O. Minaeva, V. Seleznev, N. Kaurova, B. Voronov, O. Okunev, G. Chulkova, K. Smirnov, G. Gol’tsman, «Superconducting Single Photon Nanowire Detectors Development for IR and THz Applications», J. Low Temp. Phys., (2008), 151, pp.
591−596- авторских 30%, 0.375 п.л.
5. М. Tarkhov, J. Claudon, J. Ph. Poizat, A. Korneev, A. Divochiy, O. Minaeva, V. Seleznev, N. Kaurova, B. Voronov, A. V. Semenov, and G. Gol’tsman, «Ultrafast reset time of Superconducting Single Photon Detectors Appl. Phys. Lett, (2008), 92, 241 112- авторских 10%, 0.18 п.л.
6. A. Korneev, A. Divochiy, M. Tarkhov, O. Minaeva, V. Seleznev, N. Kaurova, B. Voronov, O. Okunev, G. Chulkova, I. Milostnaya, K. Smirnov and G. Gol’tsman «New advanced generation of superconducting NbN-nanowire single-photon detectors capable of photon number resolving» Journal of Physics: Conference Series, (2008), 97, 12 307- авторских 15%,.
0.375 п.л.
7. G. Gol’tsman, O. Minaeva, A. Korneev M. Tarkhov, I. Rubtsova, A. Divochiy, I. Milostnaya, G. Chulkova, N. Kaurova, B. Voronov, D. Pan, J. Kitaygorsky, A. Cross, A. Pearlman,.
1. Komissarov, W. Slysz, M. Wegrzecki, P. Grabiec, and Roman Sobolewski, «Middle-Infrared to Visible-Light Ultrafast Superconducting Single-Photon Detectors IEEE Trans. Appl. Supercond., (2007), 17, pp. 246−251- авторских 40%, 0.375 п.л.
8. W. Slysz, M. Wegrzecki, J. Bar, P. Grabiec, M. Gorska, V. Zwiller, C. Latta, P. Bohi, A. J. Pearlman, A. S. Cross, D. Pan, I. Komissarov, A. Verevkin, I. Milostnaya, A. Korneev, O. Minaeva, G. Chulkova, K. Smirnov, B. Voronov, G. Gol’tsman, R. Sobolewski, «Fiber-coupled detector based on NbN superconducting single-photon nanostructures for quantum communications», Journal of Modern Optics, (2007),.
54, pp. 315−326- авторских 20%, 0.75 п.л.
9. A. Korneev, Y. Vachtomin, О. Minaeva, A. Divochiy, K. Smirnov, O. Okunev, G. Gol’tsman, C. Zinoni, N. Chauvin, L. Balet, F. Marsili, D. Bitauld, B. Alloing, L. Li, A. Fiore, L. Lunghi, A. Gerardino, M. Haider, C. Jorel, and.
H. Zbinden, «Single-Photon Detection System for Quantum Optics Applications IEEE Journal of selected topics in quantum electronics, (2007), Vol. 13, No. 4, pp. 944−951- авторских 40%, 0.5 п.л.
10. Elisabeth Reiger, Sander Dorenbos, Valery Zwiller, Alexander Korneev, Galina Chulkova, Irina Milostnaya, Olga Minaeva, Gregory Gol’tsman, Jennifer Kitaygorsky, Dong Pan, Wojtek Slysz, Arturas Jukna, and Roman Sobolewski, «Spectroscopy With Nanostructured Superconducting Single Photon Detectors IEEE Journal of selected topics in quantum electronics, (2007), Vol. 13, No. 4, pp. 934−943- авторских 30%, 0.63 п.л.
11. J. Kitaygorsky, I. Komissarov, A. Jukna, D. Pan, O. Minaeva, N. Kaurova, A. Divochiy, A. Korneev, M. Tarkhov, B. Voronov,.
I. Milostnaya, G. Gol’tsman, and Roman R. Sobolewski, «Dark Counts in Nanostructured NbN Superconducting Single-Photon Detectors and Bridges «IEEE Transactions on Applied Superconductivity, (2007), volume 17, issue 1, pp. 275−278- авторских 20%, 0.25 п.л.
12. К. Smirnov, A. Korneev, O. Minaeva, A. Divochiy, M. Tarkhov, S. Ryabchun, V. Seleznev, N. Kaurova, B. Voronov, G. Gol’tsman, S.
Polonsky «Ultrathin NbN film superconducting single-photon detector array Journal of Physics: Conference Series, (2007), 61, 1081−1085- авторских 30%, 0.3 п.л.
13. W. Slysz, M. Wegrzecki, J. Bar, M. Gorska, V. Zwiller, C. Latta, P. Bohi, I. Milostnaya, O. Minaeva, A. Antipov, O. Okunev, A. Korneev, K, Smirnov, B. Voronov, N. Kaurova, G. Gol’tsman, A. Pearlman, A. Cross, I. Komissarov, A. Verevkin, R. Sobolewski, «Fiber-coupled single-photon detectors based on NbN superconducting nanostructures for practical quantum cryptography and photon-correlation studies Appl. Phys. Lett., (2006), 88, 261 113- авторских 30%, 0.18 п.л.
14. I. Milostnaya, A. Korneev, I. Rubtsova, V. Seleznev, O. Minaeva. G. Chulkova, O. Okunev, B. Voronov, K. Smirnov, G. Gol’tsman, W. Slysz, M. Wegrzecki, M. Guziewicz, J. Bar, M. Gorska, A. Pearlman, J. Kitaygorsky, A. Cross and R. Sobolewski «Superconducting single-photon detectors designed for operation at 1.55-/Ш1 telecommunication wavelength «Journal of Physics: Conference Series, (2006), 43, 1334−1337- авторских 30%, 0.25 п.л.
15. A. Korneev, V. Matvienko, O. Minaeva, I. Milostnaya, I. Rubtsova, G. Chulkova, K. Smirnov, V. Voronov, G. Gol’tsman, W. Slysz, A. Pearlman, A. Verevkin, R. Sobolewski «Quantum efficiency and noise equivalent power of nanostructured NbN single-photon detectors in the wavelength range from visible to infrared IEEE Trans, on Appl. Supercond., (2005), vol.15, No.2, pp.571−574- авторских 30%, 0.25 п.л.
16. А. Корнеев, О. Минаева, И Рубцова, И Милостная, Г. Чулкова, Б. Воронов, К. Смирнов, В. Селезнев, Г. Гольцман, А. Перлман, В. Слыш, А. Кросс, П. Альварес, А. Веревкин, и Р. Соболевский «Сверхпроводящий однофотонный детектор на основе ультратонкой пленки NbN Квантовая электроника, (2005), 35(8) 698−700- авторских 40%, 0.18 п.л.
17. G. Gol’tsman, A. Korneev, I. Rubtsova, I. Milostnaya, G. Chulkova, O. Minaeva. K. Smirnov, B. Voronov, W. Slysz, A. Pearlman, A. Verevkin, R. Sobolewski, «Ultrafast superconducting single-photon detectors for near-infrared-wavelength quantum communications Phys. Stat. Sol., (2005), 2, No 5, p 1480−1488- авторских 30%, 0.5 п.л.
Патенты:
1. Патент на изобретение № 2 300 825 зарегистрирован 10.06.2007 приоритет от 21.12.2005, «Быстродействующий сверхпроводниковый однофотонный детектор авторы Гольцман Г. Н., Чулкова Г. М., Окунев О. В., Воронов Б. М., Каурова Н. С., Корнеев А. А., Антипов А. В., Минаева О .В.
2. Патент на изобретение № 2 327 253 зарегистрирован 20.06.2008, Заявка 15.08.2006 № 2006.129 452 «Быстродействующий сверхпроводниковый однофотонный детектор с полосковыми резисторами» авторы Гольцман Г. Н., Чулкова Г. М., Окунев О. В., Мельников А. П., Воронов Б. М., Каурова Н. С. Корнеев А. А., Антипов А. В., Минаева О. В., Дивочий А. В.
Список докладов на конференциях:
1. Olga Minaeva, Cristian Bonato, Bahaa E. A. Saleh, Alexander V. Sergienko, «Oddand Even-Order Dispersion Cancellation in Quantum Intreferometry», Frontiers in Optics 2008 OSA Annual Meeting, Rochester, NY, October 19−24 (2008).
2. Alexander Sergienko, Olga Minaeva, Cristian Bonato, Bahaa E. A. Saleh, Paolo Villoresi «Dispersion Cancellation and Manipulation in Quantum Interferometry», Frontiers in Optics 2008 OSA Annual Meeting, Rochester, NY, October 19−24 (2008).
3. Cristian Bonato, Olga Minaeva, Alexander V. Sergienko, Bahaa E. A. Saleh, Stefano Bonora, and Paolo Villoresi «Spatial and Spectral Phase Control in Quantum Interferometry», QCCQI 2008 Quantum/Classical Control in Quantum Information, Otranto, Italy, September 13−20 (2008).
4. A. Korneev, A. Divochiy, F. Marsili, D. Bitauld, A. Fiore, V. Seleznev, N. Kaurova, M. Tarkhov, O. Minaeva, G. Chulkova, K. Smirnov, A. Gaggero, R. Leoni, F. Mattioli, K. Lagoudakis, M. Benkahoul, F. Levy, and G. Goltsman «Superconducting Photon Number Resolving Counter for Near Infrared Applications», The 6th International Conference on Photonics, Devices and Systems, Prague, Czech Republic, 27−29 August, 2008.
5. G. Gol’tsman, A. Divochiy, M. Tarkhov, A. Korneev, O. Minaeva. I. Golenischeva, M. Elezov, K. Smirnov, Yu. Vachtomin, N. Kaurova, V. Seleznev, and B. Voronov, «Performance of ultrafast superconducting single photon detector with photon number resolving capability», 2008 Applied Superconductivity Conference, Chicago, Illinois USA, August 17 — 22, 2008.
6. A. Korneev, A. Divochiy, М. Tarkhov, О. Minaeva, G. Chulkova, and G. Gol’tsman «Ultrafast NbN photon number resolving superconducting detector», Advanced Research Workshop Fundamentals of electronic nanosystems, St. Petersburg, Russia, June 28 — July 4, 2008.
7. F. Marsili, D. Bitauld, A. Divochiy, A. Gaggero, R. Leoni, F. Mattioli, A. Korneev, V. Seleznev, N. Kaurova, O. Minaeva. G. Gol’tsman, K. G. Lagoudakis, M. Benkahoul, F. Levy, and A. Fiore, «Superconducting Nanowire Photon Number Resolving Detector at Telecom Wavelength», in Conference on Lasers and Electro-Optics/Quantum Electronics and Laser Science Conference and Photonic Applications Systems Technologies, San Jose, California, May 4, 2008.
8. O. Minaeva, A.V. Sergienko, G.N. Goltsman «High speed infrared photon counting with Superconducting Single-Photon Detectors (SSPD) for quantum communication», SPIE Defense and Security, 16 — 20 March 2008, Orlando, FL USA (invited).
9. Nishant Mohan, Olga Minaeva, Magued Nasr, Bahaa E. A. Saleh, Alexander V. Sergienko, and Malvin C. Teich, «Optical Coherence Domain Imaging Using Superconducting Single-Photon Detectors», SPIE Photonics West 2008, San Jose, California, January 19 — 24 (2008)'.
10. O. Minaeva. N. Mohan, M. Jaspan, A.V. Sergienko, M. C. Teich, В. E. A. Saleh and G.N. Goltsman «Biophotonics Application of Superconducting Single-Photon Detectors», Single-Photon Workshop 2007, 25th-28th September 2007, INRIM — Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica, Torino, Italy.
11. G. Goltsman, A. Korneev, A. Divochiy, M. Tarkhov, O. Minaeva, N.
Kaurova, V. Seleznev, К. Smirnov, В. Voronov, О. Okunev, I. Milostnaya, G. Chulkova, «Ultrafast Superconducting Single-Photon Detector», Single-Photon Workshop 2007, 25th-28th September 2007, INRIM — Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica, Torino, Italy.
12. O. Minaeva. N. Mohan, M. A. Jaspan, A. V. Sergienko, M. C. Teich, В. E. A. Saleh, G.N. Goltsman «Superconducting single-photon detectors for biophotonics applications», SPIE Optics East, 9−12 September 2007, Boston, MA USA.
13. A. Korneev, A. Divochiy, M. Tarkhov, O. Minaeva. V. Seleznev, N. Kaurova, B. Voronov, O. Okunev, G. Chulkova, I. Milostnaya, K. Smirnov and G. Gol’tsman «New advanced generation of superconducting NbN-nanowire single-photon detectors capable of photon number resolving», 8-th European Conference on Applied Superconductivity (EUCAS) 1620 September 2007 Brussels.
14. I. Milostnaya, A. Korneev, M. Tarkhov, A. Divochiy, O. Minaeva. N. Kaurova, В. Voronov, G. Chulkova, O. Okunev, and G. Gol’tsman J. Kitaygorsky, D. Pan, A. Cross, A. Pearlman, I. Komissarov, and R. Sobolewski «Superconducting single-photon detectors for advanced optical applications», 8-th European Conference on Applied Superconductivity (EUCAS) 16−20 September 2007 Brussels.
15. G. Gol’tsman, M. Tarkhov, A. Divochiy, O. Minaeva, A. Korneev, V. Seleznev, N. Kaurova, B. Voronov, O. Okunev, G. Chulkova, I. Milostnaya, K. Smirnov, «Middle-Infrared ultrafast superconducting single photon detector», 32nd International Conference on Infrared and Millimetre Waves and 15th International Conference on Terahertz Electronics, Cardiff, UK, September 2−7, 2007.
16. A. Korneev, О. Minaeva, A. Divochiy, A. Antipov, N. Kaurova, V. Seleznev, В. Voronov, G. Gol’tsman, D. Pan, J. Kitaygorsky, W. Slysz, R. Sobolewski, «Ultrafast and high quantum efficiency superconducting single-photon detector», SPIE Europe: International congress on Optics and Optoelectronics, 16−20 April 2007, Prague.
17. G. Chulkova, I. Milostnaya, M. Tarkhov, A. Korneev, O. Minaeva, B. Voronov, A. Divochiy, G. Gol'tsman, J. Kitaygorsky, D. Pan, R. Sobolewski, «Superconducting single-photon nanostructured detectors for advanced optical applications», 0pera-2015: Symposium on Photonics Technologies for the 7th Framework Programme, October 12, 2006, Wroclaw, Poland.
18. Smirnov K., Korneev A., Minaeva P., Divochij A., Rubtsova I., Antipov A., Ryabchun S., Okunev O., Milostnaya I., Chulkova G., Voronov В., Kaurova N., Seleznev V., Korotetskaya Yu., Gol’tsman G., «Superconducting Single-Photon Detector for Nearand Middle IR», 16-th International Conference «Microwave Sz Telecommunication Technology», September 11−15, 2006, Sevastopol, Ukraine.
19. G. Gol’tsman, A. Korneev, O. Minaeva, A. Antipov, A. Divochiy, N. Kaurova, B. Voronov, D. Pan, A. Cross, A. Pearlman, I. Komissarov, W. Slysz, and R. Sobolewski, «Middle-Infrared to visible-light ultrafast superconducting single-photon detector», presented at the ASC 2006, Applied Superconductivity Conference, August 27 — Sept. 01, 2006, Seattle, US.
20. K. Smirnov, A. Korneev, O. Minaeva, V. Seleznev, N. Kaurova, B. Voronov, G.N.Gol'tsman, S. Polonsky, «Ultrathin NbN film superconducting single-photon detector array», International Conference on Nanoscience and Technology, ICN&T 2006, July 30 — August 4, 2006, in Bazel, Switzerland.
21. M. Tarkhov, D. Morozov, P. Mauskopf, V. Seleznev, A. Korneev N. Kaurova, I. Rubtsova, O. Minaeva, B. Voronov, and G. Goltsman, «Single Photon counting detector for THz radioastronomy», the 17th International Symposium on Space Terahertz Technology, 10−12 May, 2006, Paris, France.
22. G. Chulkova, I. Milostnaya, A. Korneev, O. Minaeva, I. Rubtsova, B. Voronov, O. Okunev, K. Smirnov, G. Gol’tsman, J. Kitaygorsky, A. Cross, A. Pearlman, R. Sobolewski, W. Slysz «Superconducting nanostructures for counting of single photons in the infrared range», 2nd International Conference on Advanced Optoelectronics and Lasers, 12−17 September 2005, Yalta, Ukraine.
23. I. Milostnaya, A. Korneev, I. Rubtsova, V. Seleznev, O. Minaeva, G. Chulkova, O. Okunev, B. Voronov, K. Smirnov, G. Gol’tsman, W. Slysz, M. Wegrzecki, M. Guziewicz, J. Bar, M. Gorska, A. Pearlman, J. Kitaygorsky, A. Cross and Roman Sobolewski «Superconducting single-photon detectors designed for operation at 1.55-um telecommunication wavelength», 7th European Conference on Applied Superconductivity, 1115 September 2005, Vienna-Austria.
24. I. Milostnaya, A. Korneev, O. Minaeva, I. Rubtsova, S. Slepneva, V. Seleznev, G. Chulkova, O. Okunev, K. Smirnov, B. Voronov, and G. Gol’tsmanW. Slysz, J. Kitaygorsky, A. Cross, A. Pearlman, and Roman Sobolewski «Superconducting nanostructured detectors capable of single photon counting of mid-infrared optical radiation», SPIE International Congress on Optics and Optoelectronics, 28 August — 2 September, 2005,.
Warsaw, Poland.
25. G. Gol’tsman, A. Korneev, O. Minaeva, I. Rubtsova, I. Milostnaya, G. Chulkova, B. Voronov, K. Smirnov, V. Seleznev, W. Slysz, J. Kitaygorsky, A. Cross, A. Pearlman, and Roman Sobolewski, «Superconducting nanostructured detectors capable of single-photon counting in the THz range», 16th international symposium on space terahertz technology ISSTT-2005, May 2−4, 2005, Goteborg, Sweden.
26. G. Goltsman, A. Korneev, O. Minaeva, I. Rubtsova, G. Chulkova, I. Milostnaya, K. Smirnov, B. Voronov, A. Lipatov, A. Pearlman, A. Cross, W. Slysz, A. Verevkin, and R. Sobolewski «Advanced nanostructured optical NbN single-photon detector operated at 2.0 K», SPIE Photonics West, 22−27 January 2005, San Jose, California USA.
27. Дивочий A.B., Слепнева С. К, Минаева О. В., Чулкова Г. М., Гольцман Г. Н. «Исследование чувствительности однофотонных сверхпроводниковых детекторов на основе тонких пленок NbN», Международная научно-техническая школа-конференция «Молодые ученые — науке, технологиям и профессиональному образованию в электронике» «Молодые ученые — 2005», 26−30 сентября 2005, Москва, Россия.
28. Минаева О. В., Корнеев А. А., Дивочий А. В. «Исследование зависимости квантовой эффективности однофотонных сверхпроводниковых детекторов от температуры», Международная научная конференция студентов, аспирантов, молодых ученых «Ломоносов — 2005», 12−16 апреля 2005 г., Москва, Россия.
29. Минаева О. В., Корнеев А. А., Рубцова И. А., Милостная И. И., Гольцман Г. Н., Липатов А. П. «Измерение квантовой эффективности однофотонных сверхпроводниковых детекторов на основе тонких пленок NbN при низких температурах», 11-ая Всероссийская Научная Конференция Студентов-Физиков и Молодых Ученых, 24−30 марта 2005 г., Екатеринбург, Россия.
30. Рубцова И. А., Корнеев А. А., Матвиенко В. М. Минаева О.В. Милост-ная И.И., Чулкова Г. М., Гольцман Г. Н., Веревкин А. А., Соболевский Р, «Спектральная чувствительность однофотонного инфракрасного детектора на основе тонких пленок NbN», представлена на международной конференции «Пленки-2004», 7−10 сентября 2004, Москва, Россия.
