The device physics of parallel-wire superconducting nanowire single photon detectors is based on a cascade process. Using nano-optical techniques and a parallel wire device with spatially separate pixels, we explicitly demonstrate the single- and multi-photon triggering regimes. We develop a model for describing efficiency of a detector operating in the arm-trigger regime. We investigate the timing response of the detector when illuminating a single pixel and two pixels. We see a change in the active area of the detector between the two regimes and find the two-pixel trigger regime to have a faster timing response than the one-pixel regime.

1.
G. N.
Gol'tsman
,
O.
Okunev
,
G.
Chulkova
,
A.
Lipatov
,
A.
Semenov
,
K.
Smirnov
,
B.
Voronov
,
A.
Dzardanov
,
C.
Williams
, and
R.
Sobolewski
,
Appl. Phys. Lett.
79
,
705
(
2001
).
2.
C. M.
Natarajan
,
M. G.
Tanner
, and
R. H.
Hadfield
,
Supercond. Sci. Technol.
25
,
063001
(
2012
).
3.
F.
Marsili
,
F.
Bellei
,
F.
Najafi
,
A. E.
Dane
,
E. A.
Dauler
,
R. J.
Molnar
, and
K. K.
Berggren
,
Nano Lett.
12
,
4799
(
2012
).
4.
B. S.
Robinson
,
A. J.
Kerman
,
E. A.
Dauler
,
R. J.
Barron
,
D. O.
Caplan
,
M. L.
Stevens
,
J. J.
Carney
,
S. A.
Hamilton
,
J. K.
Yang
, and
K. K.
Berggren
,
Opt. Lett.
31
,
444
(
2006
).
5.
N. R.
Gemmell
,
A.
McCarthy
,
B.
Liu
,
M. G.
Tanner
,
S. N.
Dorenbos
,
V.
Zwiller
,
M. S.
Patterson
,
G. S.
Buller
,
B. C.
Wilson
, and
R. H.
Hadfield
,
Opt. Express
21
,
5005
(
2013
).
6.
M. G.
Tanner
,
S. D.
Dyer
,
B.
Baek
,
R. H.
Hadfield
, and
S. W.
Nam
,
Appl. Phys. Lett.
99
,
201110
(
2011
).
8.
D.
Bonneau
,
M.
Lobino
,
P.
Jiang
,
C. M.
Natarajan
,
M. G.
Tanner
,
R. H.
Hadfield
,
S. N.
Dorenbos
,
V.
Zwiller
,
M. G.
Thompson
, and
J. L.
O'Brien
,
Phys. Rev. Lett.
108
,
053601
(
2012
).
9.
N.
Gisin
,
G.
Ribordy
,
W.
Tittel
, and
H.
Zbinden
,
Rev. Mod. Phys.
74
,
145
(
2002
).
10.
D.
Sahin
,
A.
Gaggero
,
Z.
Zhou
,
S.
Jahanmirinejad
,
F.
Mattioli
,
R.
Leoni
,
J.
Beetz
,
M.
Lermer
,
M.
Kamp
,
S.
Höfling
, and
A.
Fiore
,
Appl. Phys. Lett.
103
,
111116
(
2013
).
11.
M.
Ejrnaes
,
R.
Cristiano
,
O.
Quaranta
,
S.
Pagano
,
A.
Gaggero
,
F.
Mattioli
,
R.
Leoni
,
B.
Voronov
, and
G. N.
Gol'tsman
,
Appl. Phys. Lett.
91
,
262509
(
2007
).
12.
M.
Ejrnaes
,
A.
Casaburi
,
R.
Cristiano
,
N.
Martucciello
,
F.
Mattioli
,
A.
Gaggero
,
R.
Leoni
,
J. C.
Villégier
, and
S.
Pagano
,
Supercond. Sci. Technol.
24
,
035018
(
2011
).
13.
F.
Najafi
,
F.
Marsili
,
E.
Dauler
,
R. J.
Molnar
, and
K. K.
Berggren
,
Appl. Phys. Lett.
100
,
152602
(
2012
).
14.
F.
Marsili
,
F.
Najafi
,
E.
Dauler
,
F.
Bellei
,
X.
Hu
,
M.
Csete
,
R. J.
Molnar
, and
K. K.
Berggren
,
Nano Lett.
11
,
2048
(
2011
).
15.
F.
Marsili
,
F.
Najafi
,
C.
Herder
, and
K. K.
Berggren
,
Appl. Phys. Lett.
98
,
093507
(
2011
).
16.
J. A.
O'Connor
,
M. G.
Tanner
,
C. M.
Natarajan
,
G. S.
Buller
,
R. J.
Warburton
,
S.
Miki
,
Z.
Wang
,
S. W.
Nam
, and
R. H.
Hadfield
,
Appl. Phys. Lett.
98
,
201116
(
2011
).
17.
M. G.
Tanner
,
L.
San Emeterio Alvarez
,
W.
Jiang
,
R. J.
Warburton
,
Z. H.
Barber
, and
R. H.
Hadfield
,
Nanotechnology
23
,
505201
(
2012
).
18.
R. H.
Hadfield
,
Nature Photon.
3
,
696
(
2009
).
19.
A.
Casaburi
,
R. M.
Heath
,
M. G.
Tanner
,
R.
Cristiano
,
M.
Ejrnaes
,
C.
Nappi
, and
R.
Hadfield
,
Appl. Phys. Lett.
103
,
013503
(
2013
).
20.
M.
Ejrnaes
,
A.
Casaburi
,
R.
Cristiano
,
O.
Quaranta
,
S.
Marchetti
,
N.
Martucciello
,
S.
Pagano
,
A.
Gaggero
,
F.
Mattioli
,
R.
Leoni
,
P.
Cavalier
, and
J. C.
Villégier
,
Appl. Phys. Lett.
95
,
132503
(
2009
).
You do not currently have access to this content.