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自从2001年被莫斯科师范大学Gol'tsman小组首次研制以来，超导纳米线单光子探测器(Superconducting Nanowire Single-Photon Detector, SNSPD)在十年间经历了一个飞速发展的过程。目前，相比于其它超导或非超导的单光子探测器，SNSPD的综合性能优势非常明显，包括高探测效率(＞90％)、低暗计数率(＜0.1 Hz)、极低时间抖动(＜18 ps)、超快响应速度(＞100 MHz)、无后脉冲等。SNSPD也因此被成功地应用到了很多领域，包括量子通信、空间光通信、飞行时间激光测距及成像、生物荧光分析及单光子源表征等。尽管如此，一些因素也制约着SNSPD的进一步发展，比如:SNSPD工作机理及物理过程仍不清晰、自锁问题(latching)、光子数分辨能力以及光敏面小(＜15×15μm2)等等。 以探索SNSPD的工作原理、制备大面积器件、发展实用化SNSPD为目标，我们开展了SNSPD电学特性和大光敏面器件等方面的研究工作，本论文的主要内容包括: 第一:从器件的偏置电路入手，研究不同偏置电路下的电学特性;结合不同电路下的电流-电压(I-V)曲线，分析器件工作状态的变化，从宏观的I-V曲线分析微观的器件光子响应过程。通过电路优化，解决了电路噪声等外界干扰引起的SNSPDlatching的问题，实现了SNSPD的长时间稳定工作;与此同时，研究了器件在准恒压源偏置下发生的很多特殊现象，加深了对SNSPD工作原理的理解。 第二，利用四通道SNSPD系统实现了最多4个光子的光子数分辨能力，并利用该系统中的两个通道，实验验证了微弱脉冲光光子数泊松分布理论的正确性。 第三，针对大光敏面应用需求，研制了多模光纤耦合的大面积SNSPD（有效区域为直径35μm的圆形）。在Si衬底和多层反射介质衬底上SNSPD器件分别实现了48％及73％的探测效率（635 nm工作波长），而大面积SNSPD在其它性能方面，比如暗记数、时间抖动、响应速度，都优于其它的可见光波段的单光子探测器。该器件已被成功应用到荧光光谱实验中，未来，工作于可见光波段的大面积SNSPD将有着广泛的应用前景。