量子通信是现代量子信息领域的研究热点,近年来由于受到国家的充分重视,得到了突飞猛进的发展。单光子探测器是量子通信实验的核心器件,本文主要针对单光子探测器开发了一套精准温度控制系统,并对光电倍增管(PMT)阴极光敏材料的温度特性做了细致深入的研究。主要内容如下:1.全面深入调研了制约单光子探测器探测性能的噪声问题,发现探测器在工作时的噪声绝大部分为热噪声,为降低热噪声对探测性能的负面影响,本文通过设计精准降温方案,显著降低了PMT的热噪声,极大改善了单光子探测器的性能。2.针对PMT单光子计数系统,开发了一套基于PID算法的精准温度控制系统,并利用在MATLAB/Simulink平台仿真论证PID算法合理性,得出PID控制系统参数试凑规律,确定了调参策略以加快温度控制进程。3.基于高性能PMT(滨松R980)搭建了单光子探测系统,在不同温度条件下对单光子源产生的单光子进行探测,实验证明了降温可以大幅度降低单光子计数系统的暗计数,并得到温度与设备暗计数之间的定量关系,结果表明该单光子计数系统可用于量子通信实验。4.针对PMT光电阴极的温度特性做了深入研究,基于瓦尔什尼(Varshni)公式中温度与半导体能量带隙之间的关系,推导出温度与PMT光电阴极(Ag-O-Cs)光响应谱线之间的关系,理论结果表明,当温度在室温附近下降时,PMT的光响应谱线会以～0.2nm/K的速率向短波长方向漂移。5.设计并搭建了基于宽谱响应PMT(滨松R316-02,200nm～1200nm)的谱温度特性分析实验系统,结合精密温控系统精准控制PMT光敏面的温度,成功测量了不同温度下PMT在750nm～850nm范围内的光谱响应曲线,实验发现该探测器的光响应谱线在室温附近的平均漂移率为0.18nm/K,与理论预测结果一致。