Photon number-resolving aluminum kinetic inductance detectors

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作者
X. Dai,Hui Wang,Yiwen Wang,Zihao Mai,Zhi‐Cheng Shi,Y. F. Wang,Jian Huang,Junqiu Liu,Qing He,Mingfeng Dai,P. Ouyang,Y. Q. Chai,L. F. Wei,Biao Zhang,Youpeng Zhong,Weijie Guo,Song Liu,Dapeng Yu
出处
期刊:Applied Physics Letters [American Institute of Physics]
卷期号:126 (1)
标识
DOI:10.1063/5.0234649
摘要

We study the multi-photon energy resolution and demonstrate photon counting up to about 30 photons at near-infrared wavelengths in a kinetic inductance detector made from aluminum (Al) film. The detector has a lumped-element design comprising a large interdigitated capacitor in parallel with a narrow inductive strip. A fiber-coupled lens is used to focus the light onto the inductive absorber to minimize photon scattering. Detectors with different designs and film thicknesses are studied. From the histogram of the optimally filtered multi-photon response pulse height, we find that the square of the energy resolution of the n-photon peak ΔEn2 increases linearly with the absorbed photon energy nhν. The detector made from a thicker Al film has a smaller slope of ΔEn2 with nhν, suggesting lower phonon loss in a thicker absorber. We also discuss other factors that limit the energy resolution and maximum resolvable photon number, including the dark noise and position-dependent response.

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