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单光子探测器是一种超灵敏的光电转换器件,可以检测光的最小能量单位-即单个光子。单光子探测器在微弱荧光检测、天文观测、量子通信、遥感等研究领域发挥着重要作用。但是,由于白光背景干扰,使得传统的单光子探测器极易发生饱和甚至损坏。并且,强背景光计数使探测系统的信噪比急剧恶化,无法有效甄别信号光子。白光噪声在激光通信和测绘应用中尤为突出,成为限制单光子探测技术在这些领域广泛应用的主要技术瓶颈。虽然,硅-雪崩二极管(SiAPD)单光子探测器发展成熟,在400-1000nm波段有良好的探测性能,但是仍旧存在饱和计数率低、无法分辨光子数、日盲紫外波段探测效率低等不足,在抑制白光背景方面仍需深入研究。本文提出了多通道单光子探测方法实现光子数分辨探测,从而提高探测系统饱和计数率,提高抑制背景噪声能力。基于FPGA控制的多通道单光子探测器模块,将多路SiAPD集中封装在同一模块中,通过FPGA编程控制产生SiAPD主动抑制电路所需的抑制和重置逻辑信号,并且通过FPGA采集计数脉冲,完成光子数分辨探测,从而大幅提高了多通道探测器的集成性能。另一方面,日盲紫外波段在近地环境中处于近似暗室环境,发展日盲紫外波段单光子探测技术,有助于消除白光背景噪声干扰。本文基于SiAPD单光子探测器,提出一种光学增强吸收结构,在不改变SiAPD器件结构的前提下,可以将SiAPD单光子探测器在日盲紫外波段的探测效率从4.5%提升至10%。该方法在不改变现有SiAPD器件结构的基础上,提升了紫外探测性能,可支持日盲紫外波段背景光抑制的单光子探测应用研究。本文实验演示了基于多通道单光子探测模块的自由空间激光通信,展现了集成单光子探测与光子数分辨为一体的多通道单光子探测模块在抑制背景噪声的优势,解决了单光子探测技术三维激光成像和自由空间激光通信等领域的应用限制。