随着量子保密通信的快速发展,作为其信号检测的单光子雪崩光电二极管受到广泛的关注。由于具备高灵敏度和高增益的优势,雪崩光电二极管（avalanche photodiode,APD）在量子通信、三维数字成像、激光雷达、无人驾驶等领域具有巨大的应用前景。但其发展应用受到噪声的限制,尤其是雪崩光电二极管的过剩噪声,是其独有的、也是最主要的噪声来源之一。APD在高电场下碰撞电离产生雪崩增益,然而碰撞电离过程是一个随机发生的事件,导致产生了过剩噪声。对过剩噪声的研究和抑制一直是APD研发的重点。目前,国际上测量雪崩光电二极管过剩噪声的方法主要有以下两种:直接功率法和相敏探测法,这两种方法在测试过剩噪声上都存在一定的缺陷。直接功率法测试系统存在增益、噪声不能同步测量和不适用暗电流较大的器件等问题;相敏探测法也存在测量带宽小,耗时长和测量的频点少等问题。因此,研究雪崩光电二极管的过剩噪声测试方法,搭建测试系统对研究APD的过剩噪声具有十分重要的意义。结合项目组自行研制的InGaAs/InP APD测试需求,本论文搭建了一套过剩噪声测试系统,该系统通过使用信号分析仪N9010A测量APD的过剩噪声电压谱密度,用数字电流源表keithley 2450给器件提供反向偏置电压并记录不同电压下的光、暗电流,计算出相应电压下的增益。通过使用这套测试系统对APD进行过剩噪声测量,根据Mc Intyre理论公式绘制出不同碰撞电离系数比k值的理论参考线。测试结果与理论值进行对比,发现实验获得的k值与In P材料理论值比较吻合,验证了这套过剩噪声测试系统能够准确测量APD的过剩噪声因子。根据实验测量结果计算出APD的碰撞电离系数比k值,可用于判断器件的过剩噪声大小,对改进APD器件的性能具有指导作用。本文的研究内容主要有以下两点:第一,搭建过剩噪声测试实验平台,该系统使用源表提供电压并能够实时记录光、暗电流,实现了增益和噪声同时测量。信号分析仪的测试频率范围广泛,能够测量暗电流较大的器件,信号发生器产生的正弦波触发激光器,避免了不稳定的谐波出现影响测试结果。通过线性拟合计算出系统阻抗和激光器的相对强度噪声,减去激光器带来的噪声,减小实验误差。第二,采用搭建的过剩噪声测试系统,通过改变APD工作温度、激光器的光功率、APD的倍增层厚度和APD光敏面大小等变量,研究不同工作条件、不同器件结构参数对APD过剩噪声的影响和作用规律。实验结果显示,通过改变器件结构倍增层厚度、光敏面大小、工作环境温度、光功率可降低APD的过剩噪声,对提升雪崩光电二极管的性能具有指导意义。