izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2018-12-27-32izmertech-917Research ArticleОПТИКО-ФИЗИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯOPTICOPHYSICAL MEASUREMENTSИзмерение эффективности детектирования счётчиков одиночных фотонов на базе лавинных фотодиодов методом спонтанного параметрического рассеяния с асимметричными по спектру каналамиMeasurement of the detection efficiency of single-photon counters based on avalanche photodiodes using the spontaneous parametric down-conversion method with spectrally asymmetric channelsГостевП. П.GostevP. P.noemail@neicon.ruАгаповД. П.AgapovD. N.noemail@neicon.ruДёминА. В.DeminA. V.demin@vniiofi.ruЛевинГ. Г.LevinG. G.noemail@neicon.ruМамоновЕ. А.MamonovE. A.noemail@neicon.ruМагницкийС. А.MagnitskiyS. A.noemail@neicon.ruМеждународный лазерный центр МГУ им. М,В, ЛомоносоваРоссияInternational Laser Center, M.V. Lomonosov Moscow State UniversityRussian FederationВсероссийский научно-исследовательский институт оптико-физических измеренийРоссияThe All-Russian Research Institute for Optical and Physical MeasurementsRussian Federation2018070220230122732Copyright © ФГУП "ВНИИФТРИ", 20232023ФГУП "ВНИИФТРИ"ФГУП "ВНИИФТРИ"https://www.izmt.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.izmt.ru/jour/article/view/917

Рассмотрена частотно-диафрагменная методика одновременного безэталонного измерения эффективности детектирования двух счётчиков одиночных фотонов. Методика основана на известной схеме измерения эффективности детектирования одиночных фотонов с помощью фотонных пар, генерируемых в нелинейном кристалле при спонтанном параметрическом рассеянии. Специфической особенностью рассматриваемой методики является использование асимметричных по спектру оптических каналов. Описана экспериментальная установка, реализующая методику в вырожденном режиме спонтанного параметрического рассеяния. Приведены результаты одновременного измерения эффективности детектирования двух счётчиков одиночных фотонов на длине волны 810 нм. Счётчики выполнены на основе кремниевых лавинных фотодиодов SAP-500 с волоконными входами. Показано, что рассматриваемая методика может быть использована и для измерения эффективности детектирования счётчиков одиночных фотонов, чувствительных в более длинноволновой области спектра. Предложенная методика по сравнению с диафрагменной схемой имеет преимущество в простоте и надёжности юстировки.

The frequency-diaphragm technique of standardless measurement of the photon detection efficiency simultaneously of two single-photon detectors is considered. The technique is based on the well-known каmeasurement of the detection efficiency using photon pairs generated in a nonlinear crystal during spontaneous parametric scattering. A specific feature of the considered technique is the use of spectrally asymmetric channels. An experimental setup that implements the technique in the degenerate mode of spontaneous parametric scattering is described. The results of the simultaneous measurement of the detection efficiency of two single-photon detectors at a wavelength of 810 nm are presented. The detectors are made on the basis of silicon avalanche photodiodes SAP-500 with fiber inputs. It is shown that the considered technique can also be used to measure the detection efficiency of single-photon detectors sensitive in the longer wavelength region of the spectrum. . The proposed method, compared with a purely diaphragm scheme, has the advantage in simplicity and reliability of alignment.

счётчики одиночных фотоновспонтанное параметрическое рассеяниеквантовая эффективностьэффективность детектирования фотоновsingle photon countersspontaneous parametric scatteringquantum efficiencyphoton detection efficiencyReferencesМагницкий С. А., Фроловцев Д. Н., Агапов Д. П., Дёмин А. В., Крутиков В. Н., Левин Г. Г. Метрология одиночных фотонов для квантовых информационных технологий // Измерительная техника. 2017. № 3. С. 24-29.Магницкий С. А., Фроловцев Д. Н., Агапов Д. П., Дёмин А. В., Крутиков В. Н., Левин Г. Г. Метрология одиночных фотонов для квантовых информационных технологий // Измерительная техника. 2017. № 3. С. 24-29.Burnham D. C., Weinberg D. L. Observation of simultaneity in parametric production of optical photon pairs // Phys. Rev. Lett. 1970. Т. 25. №. 2. С. 84-87.Burnham D. C., Weinberg D. L. Observation of simultaneity in parametric production of optical photon pairs // Phys. Rev. Lett. 1970. Т. 25. №. 2. С. 84-87.Penin A. N., Sergienko A. V. Absolute standardless calibration of photodetectors based on quantum two-photon fields // Appl. Оpt. 1991. Т. 30. №. 25. С. 3582-3588.Penin A. N., Sergienko A. V. Absolute standardless calibration of photodetectors based on quantum two-photon fields // Appl. Оpt. 1991. Т. 30. №. 25. С. 3582-3588.Kwiat P. G., Steinberg A. M., Chiao R. Y., Eberhard P. H., Petroff M. D. Absolute efficiency and time-response measurement of single-photon detectors // Appl. Оpt. 1994. Т. 33. №. 10. С. 1844-1853.Kwiat P. G., Steinberg A. M., Chiao R. Y., Eberhard P. H., Petroff M. D. Absolute efficiency and time-response measurement of single-photon detectors // Appl. Оpt. 1994. Т. 33. №. 10. С. 1844-1853.Ginzburg V. M., Keratishvili N. G., Korzhenevich, Ye. L., Lunev G. V., Penin A. N. Absolute measurement of quantum efficiency based on parametric down-conversion effect // Metrologia. 1993. Т. 30. №. 4. С. 367-368.Ginzburg V. M., Keratishvili N. G., Korzhenevich, Ye. L., Lunev G. V., Penin A. N. Absolute measurement of quantum efficiency based on parametric down-conversion effect // Metrologia. 1993. Т. 30. №. 4. С. 367-368.Migdall A., Datla R., Sergienko A. V., Orszak J. S., Shih Y. H. Measuring absolute infrared spectral radiance with correlated visible photons: technique verification and measurement uncertainty // Appl. Оpt. 1998. Т. 37. №. 16. С. 3455-3463.Migdall A., Datla R., Sergienko A. V., Orszak J. S., Shih Y. H. Measuring absolute infrared spectral radiance with correlated visible photons: technique verification and measurement uncertainty // Appl. Оpt. 1998. Т. 37. №. 16. С. 3455-3463.Brida G., Castelletto S., Novero C., Rastello M. L. Quantum-efficiency measurement of photodetectors by means of correlated photons // JOSA B. 1999. Т. 16. №. 10. С. 1623-1627.Brida G., Castelletto S., Novero C., Rastello M. L. Quantum-efficiency measurement of photodetectors by means of correlated photons // JOSA B. 1999. Т. 16. №. 10. С. 1623-1627.Stipčević M., Skenderović H., Gracin D. Characterization of a novel avalanche photodiode for single photon detection in VIS-NIR range // Opt. Еxpress. 2010. Т. 18. №. 16. С. 17448-17459.Stipčević M., Skenderović H., Gracin D. Characterization of a novel avalanche photodiode for single photon detection in VIS-NIR range // Opt. Еxpress. 2010. Т. 18. №. 16. С. 17448-17459.Ware M., Migdall A. Single-photon detector characterization using correlated photons: the march from feasibility to metrology // J. Modern Optics. 2004. Т. 51. No. 9-10. С. 1549-1557.Ware M., Migdall A. Single-photon detector characterization using correlated photons: the march from feasibility to metrology // J. Modern Optics. 2004. Т. 51. No. 9-10. С. 1549-1557.Worsley A. P., Coldenstrodt-Ronge H. B., Lundeen J. S., Mosley P. J., Smith B. J., Puentes G., Thomas-Peter N., Walmsley I. A. Absolute efficiency estimation of photon-number-resolving detectors using twin beams // Opt. Express. 2009. Т. 17. №. 6. С. 4397-4412.Worsley A. P., Coldenstrodt-Ronge H. B., Lundeen J. S., Mosley P. J., Smith B. J., Puentes G., Thomas-Peter N., Walmsley I. A. Absolute efficiency estimation of photon-number-resolving detectors using twin beams // Opt. Express. 2009. Т. 17. №. 6. С. 4397-4412.Avella A., A., Brida G., Degiovanni I. P., Genovese M., Gramegna M., Lolli L., Monticone E., Portesi C., Rajteri M., Rastello M. L., Taralli E. Self consistent, absolute calibration technique for photon number resolving detectors // Opt. Еxpress. 2011. Т. 19. No. 23. С. 23249-23257.Avella A., A., Brida G., Degiovanni I. P., Genovese M., Gramegna M., Lolli L., Monticone E., Portesi C., Rajteri M., Rastello M. L., Taralli E. Self consistent, absolute calibration technique for photon number resolving detectors // Opt. Еxpress. 2011. Т. 19. No. 23. С. 23249-23257.Peřina Jr J., Haderka O., Allevi A. and Bondani M. Absolute calibration of photon-number-resolving detectors with an analog output using twin beams // Appl. Phys. Lett. 2014. Т. 104. №. 4. С. 041113-1-041113-4.Peřina Jr J., Haderka O., Allevi A. and Bondani M. Absolute calibration of photon-number-resolving detectors with an analog output using twin beams // Appl. Phys. Lett. 2014. Т. 104. №. 4. С. 041113-1-041113-4.Cohen L., Pilnyak Y., Istrati D., Studer N. M., Dowling J. P., Eisenberg H. S. Absolute calibration of single-photon and multiplexed photon-number-resolving detectors // Phys. Rev. A. 2018. Т. 98. №. 1. С. 013811-1 - 013811-8.Cohen L., Pilnyak Y., Istrati D., Studer N. M., Dowling J. P., Eisenberg H. S. Absolute calibration of single-photon and multiplexed photon-number-resolving detectors // Phys. Rev. A. 2018. Т. 98. №. 1. С. 013811-1 - 013811-8.Magnitskiy S., Frolovtsev D., Firsov V., Gostev P., Protsenko I., Saygin M. A SPDC-based source of entangled photons and its characterization // J. Russian Laser Research. 2015. Т. 36. №. 6. С. 618-629.Magnitskiy S., Frolovtsev D., Firsov V., Gostev P., Protsenko I., Saygin M. A SPDC-based source of entangled photons and its characterization // J. Russian Laser Research. 2015. Т. 36. №. 6. С. 618-629.Migdall A. L. Absolute quantum efficiency measurements using: toward a measurement protocol // IEEE Transactions on Instrumentation and measurement. 2001. Т. 50. No. 2. С. 478-481.Migdall A. L. Absolute quantum efficiency measurements using: toward a measurement protocol // IEEE Transactions on Instrumentation and measurement. 2001. Т. 50. No. 2. С. 478-481.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.