基于品质因子的超导纳米线单光子探测器宽带阻抗渐变传输线优化方法

《IEEE Transactions on Applied Superconductivity》：Inverse design of Optimal Impedance Matching Tapers for Superconducting Nanowire Single Photon Detectors

　　我们介绍了一种宽带阻抗渐变传输线的优化方法，该方法用于将超导纳米线单光子探测器（SNSPD）的信号传输至标准放大器。这些SNSPD的源阻抗为2kΩ至3kΩ，而标准放大器的输入阻抗为50Ω。我们定义了一个品质因子（FOM），即特定频带窗口内的总积分功率传输量，该指标使得不同阻抗渐变设计在总信号传输方面得以相互比较。利用该FOM，我们确定了SNSPD与高频电子器件之间阻抗匹配的Klopfenstein渐变的最佳参数。此外，对渐变几何形状进行数值优化可在FOM上带来小幅额外提升，这种提升在最短的（10毫米长）渐变中最为显著，FOM的提升幅度约为5%。短渐变中的这种改善源于一种谐振效应，该效应部分补偿了渐变长度缩短所带来的影响。对于足够长的绝热渐变，该效应变得可忽略不计。