单光子探测作为一种微弱光信号探测技术,被广泛应用于生物医学成像、激光雷达、光学测距,天文观察、量子光学与量子信息等领域。过去几十年,随着量子信息尤其是量子保密通信技术的发展,单光子探测逐渐成为热门研究领域。在可见光及近红外波段,硅雪崩光电二极管(Silicon single-photon avalanche photodiodes,Si-SPADs)是目前应用最为广泛的一代单光子探测器件,具有探测效率高、暗计数率低、低工作电压、高增益、结构简单等优点。在生物医学成像、激光雷达、光学测距等领域,对于单光子探测器的时间性能要求非常严格,当前主流的商用单光子探测产品如ExcelITas公司的SPCM-AQR系列,其时间抖动达到了350ps左右,不能满足对高时间性能的需求。本文以ExcelITas公司SPCM-AQR系列单光子探测器为研究对象,在探究单光子探测器时间抖动起源的基础上,针对现有的单光子探测器信号处理方法的不足,提出利用恒比定时甄别技术降低单光子探测时间抖动的时间优化新方案。本文提出的方案,将SPCM-AQR系列单光子探测器的时间抖动由350ps减小到172ps。本研究为将来研制低时间抖动的单光子探测器提供了提供新的思路和实验基础。