Klyshko method for analog photodetectors and absolute measurement of photon numbers

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

A modification of the Klyshko method for absolute calibration of analog photodetectors is considered. It is shown that the photocurrent distribution of an analog detector can be approximated by convolution of the Poisson distribution of the number of photoelectrons with a function describing single photopulses, while the number of photons incident on the detector can be determined from the statistical properties of biphoton radiation. The ratio of the number of photoelectrons to the number of photons gives the efficiency of an analog photodetector, which can be used for measuring the intensity of radiation incident on the detector in units of photon numbers.

Full Text

Restricted Access

About the authors

P. A. Prudkovsky

Lomonosov Moscow State University

Author for correspondence.
Email: vysogota@gmail.com
Russian Federation, Moscow

D. A. Safronenkov

Lomonosov Moscow State University

Email: vysogota@gmail.com
Russian Federation, Moscow

G. Kh. Kitaeva

Lomonosov Moscow State University

Email: vysogota@gmail.com
Russian Federation, Moscow

References

  1. Клышко Д.Н. // Квант. электроника. 1980. Т. 7. № 9. С. 1932; Klyshko D.N. // Sov. J. Quantum Electron. 1980. V. 10. № 9. P. 1112.
  2. Малыгин А.А., Пенин А.Н., Сергиенко А.В. // Письма в ЖЭТФ. 1981. Т. 33. № 10. С. 493; Malygin A.A., Penin A.N., Sergienko A.V. // JETP Lett. 1981. V. 33. No. 10. P. 477.
  3. Polyakov S.V., Migdall A.L. // Opt. Express. 2007. V. 15. No. 4. P. 1390.
  4. Исхаков Т.Ш., Лопаева Е.Д., Пенин А.Н. и др. // Письма в ЖЭТФ. 2008. Т. 88. № 10. С. 757; Iskhakov T.S., Lopaeva E.D., Penin A.N. et al. // JETP Lett. 2008. V. 88. No. 10. P. 660.
  5. Brida G., Genovese M., Ruo-Berchera I. et al. // J. Opt. Soc. Amer. B. 2006. V. 23. No. 10. P. 2185.
  6. Brida G., Chekhova M., Genovese M., Ruo-Berchera I. // Opt. Express. 2008. V. 16. No. 17. P. 12550.
  7. Brida G., Chekhova M., Genovese M. et al. // J. Mod. Optics. 2009. V. 56. No. 2—3. P. 401.
  8. Avella A., Ruo-Berchera I., Degiovanni I.P. et al. // Opt. Letters. 2016. V. 41. No. 8. P. 1841.
  9. Chirikov-Zorin I., Fedorko I., Menzione A. et al. // Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A. 2001. V. 456. P. 310.
  10. Dossi R., Ianni A., Ranucci G., Smirnov O. Ju. // Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A. 2000. V. 451. P. 623.
  11. Degtiarenko P. // Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A. 2017. V. 872. P. 1.
  12. Takahashi M., Inome Y., Yoshii S. et al. // Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A. 2018. V. 894. P. 1.
  13. Cahall C., Nicolich K.L., Islam N.T. et al. // Optica. 2017. V. 4. No. 12. P. 1534.
  14. Endo M., Sonoyama T., Matsuyama M. et al. // Opt. Express. 2021. V. 29. P. 11728.
  15. Prudkovskii P., Leontyev A., Kuznetsov K., Kitaeva G. // Sensors. 2021. V. 21. P. 4964.
  16. Prudkovskii P.A., Safronenkov D.A., Kitaeva G.Kh. // Opt. Letters. 2022. V. 47. № 18. P. 4842.
  17. Sempere-Llagostera S., Thekkadath G.S., Patel R.B. et al. // Opt. Express. 2022. V. 30. P. 3138.
  18. Kalousis L.N. // J. Instrumentation. 2023. V. 18. P. 07016.
  19. Клышко Д.Н. Фотоны и нелинейная оптика. Москва: Наука, 1980.
  20. Федоров М.В. // Изв. РАН. Cер. физ. 2016. Т. 80. № 7. С. 830; Fedorov M.V. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2016. V. 80. No. 7. P. 755.
  21. Arahata M., Mukai Y., Cao B. et al // J. Opt. Soc. Amer. B. 2021. V. 38. No. 6. P. 1934.
  22. Resch K.J., Lundeen J.S., Steinberg A.M. // Phys. Rev. A. 2001. V. 63. Art. No. 020102(R).
  23. Kim Y.-H., Grice W.P. // Phys. Rev. A. 2003. V. 67. Art. No. 065802.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Scheme of the experimental setup: 1 - diode laser with a wavelength of 405 nm; 2 - Faraday insulator; 3 - half-wave plate; 4 - short-wave filter (450 nm); 5, 11 - quartz lenses; 6 - nonlinear BiBO crystal; 7 - long-wave filter (600 nm); 8 - beam splitter; 9, 10 - narrowband filters (800 ± 10 and 840 ± 40 nm), 12, 13 - multimode optical fibre (62.5 and 50 µm); 14, 15 - photodetectors; 16 - electronic registration unit

Download (49KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Distributions of the mean value of the photocavity photodetector (a) and photomultiplier tube (b) obtained at different values of the pump laser emission power: 0 (1); 1.2 (2); 3.46 mW (3)

Download (305KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. The result of approximation of the FES photocurrent distribution at the pump laser power P = 1.2 mW. The contribution to the full distribution of functions corresponding to the registration of different number of single photocounts is shown separately

Download (145KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Dependence of the number A of single photocounts of the PES obtained from approximation of the distributions of photocurrent values by formula (4) on the number a of photons falling on the PES obtained by measuring the normalised correlation function of the scattered radiation (points) and the result of its approximation by a linear dependence (solid line)

Download (59KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».