单光子探测技术是量子信息和量子通信研究中的关健技术，是实现对单量子态进行操控、处理和研究的技术前题。超导纳米线单光子探测器(SNSPD)是一种最新的单光子检测技术，具有暗计数低、探测速度快、响应频谱宽和效率高等特点，是当前单光子探测技术研究领域中的研究热点。　　超导单光子探测技术是近几年提出的一个新型的单光子探测方法，它利用超导超薄膜纳米线条中的非平衡态的热电子效应(non-equilibrium hot electroneffect)，来实现对单个光子信号的检测。具体的检测过程涉及到整个系统的热平衡和电平衡等多个物理过程，检测机制比较复杂，目前还没有一个准确的物理模型能够清晰的阐述检测过程。本文以实验研究为主，结合理论分析，以量子密钥分发(QKD)为实际应用目标，研制出具有完全核心技术和部分自主知识产权的超导纳米线单光子探测器，研究成果主要包含以下几个方面:　　1.在对SNSPD的工作机理深入理解的基础上，经过系统细致的工艺研究和工艺参数优化，用电子束曝光技术和反应离子刻蚀技术等微加工手段，成功获得具有较高均匀度的NbN纳米线(宽度50 nm-300 nm)，并最终成功制备了SNSPD器件。　　2.针对光通信波段的单光子检测，设计和制备了50nm间隔的SNSPD，对1550nm的光信号的实验检测结果为:最大系统检测效率4.2％;在暗计数为1 c/s时，系统检测效率达到2％，时间抖动58 ps。该SNSPD的性能指标达到国际主流水平。　　3.针对可见光波段的检测，设计并制备了一种超低暗计数的SNSPD器件。该SNSPD对660 nm波长的光信号，在暗计数小于10-3 c/s时，系统的检测效率高达30％，是目前所见报道中最好的实验结果。　　4.研制出一套具有自主知识产权的SNSPD器件封装方法。该方法通过标准单模光纤将光子耦合到器件探测区域，光子耦合效率超过95％。光信号接口与通用的通信光纤兼容。封装后的SNSPD可以通过同轴电缆与信号测量电路连接，使用方便。封装后的SNSPD既可以工作在液氦杜瓦中也可以工作于GM制冷机中。　　5.通过对大量器件的直流电学性能的测试、分析和总结，如R-T和I-V特性等，探寻出一套SNSPD器件的筛选方法。基于该方法成功挑选出高质量的SNSPD器件，为SNSPD的批量化生产和实际应用提供了工艺基础。　　6.在单个SNSPD器件制备的工艺基础上，设计了一种双层结构的SNSPD，该两层结构可以多次吸收入射光，因此实现了相对效率20％的提高，并实验观测到了该双层结构的SNSPD具有一定的光子数分辨功能，可以分辨一个或两个光子。　　另外，我们的SNSPD在设计上和制备中均考虑了实际应用的方便性和规范性，SNSPD的稳定性和可靠性已经通过多次实验证实，并在QKD系统中得到初步的实验应用。