红外单光子探测器(SPD)以其应用范围广和它在科学研究中的重要性引起了科学家们广泛的关注。量子保密通信是红外单光子探测器重要的应用领域之一。随着量子信息科学的兴起,单光子探测器扮演着越来越重要的角色,实用化的单光子探测器具有非常重要的应用价值。　　 论文主要围绕着实用化的单光子探测器的关键技术进行深入和系统的研究。我们实验室已经建立了红外单光子探测的实验平台,完成了一台红外单光子探测器的样机,目前正在进行单光子探测器样机的改进工作。　　 本论文的研究工作主要分为两部分:一是研究了同轴电缆反射方案单光子探测器的特性,二是,介绍了我们自主研发的雪崩光电二极管(APD)的温度测量和控制系统。　　 在第一部分中,我们研究了用于消除门控单光子探测器电尖峰噪声的同轴电缆反射方案的特性,分析了该方案对电尖峰噪声(Spike Noise)的消除效果,并进行了实验验证。重点分析了该方案中,APD的偏置电压和输出信号的变化特性。根据理论分析的结果,给出了不同的单光子信号与两个门控脉冲的时序关系的确定依据,同时给出了探测系统的最小探测周期。实验中测得尖峰噪声的抑制比为25.1dB,实验结果与理论推导相符合,我们的研究结果有助于提高同轴电缆反射方案单光子探测器的性能。　　 在第二部分中,我们设计研发了高精度的APD温度测量和控制系统,为APD提供稳定的工作环境,从而提高单光子探测器的稳定性。文中论述了电阻温度计的测温原理和基于PID算法的系统控制理论。基于上述理论,我们自主研发了APD的温度测量和控制系统并通过实验对系统实际效果进行了测试。温度测量系统由温度传感、模数转换、数据处理和显示输入四个部分构成。该系统采用高精度、低温度漂移的电流源为热敏电阻提供恒定的电流,构成温度传感部分；模数转换部分使用16位高分辨率的模数转换器把探测到的模拟信号转换成数字信号；采用单片机进行数据处理和显示测量结果。实验结果显示,温度的测量精度可以达到0.0001℃,满足设计指标。温度控制系统包括单片机、数模转换和制冷腔三个部分。单片机用来运行PID算法并输出计算后得到的控制量。控制量经过16位数模芯片转换成电压加载到制冷片上,通过控制制冷腔中的制冷片的电压来控制APD的温度。在实验中,经过对PID算法中各个参数的调试后,温度控制系统可以将温度的变化幅度控制0.001℃以内,达到设计要求,满足单光子探测器的使用条件,该系统将有助于提高单光子探测器的稳定性。　　 本文分别论述了我们对与提高单光子探测器的性能和稳定性所进行的研究。提高单光子探测器性能和稳定性,有助于提高量子保密通信样机的稳定性和安全性,也是使其从实验室走向商品化的必经环节。