二十世纪初爱因斯坦提出光量子假说，第一次明确提出了光的波粒二象性，认为光是一种物质，具有波动性和粒子性，即光是由一个个光子组成。单光子探测就是基于光的量子性质，对光波的光子数目进行计数。单光子探测在量子光学，量子信息和量子计算等方面有很重要的应用。本论文主要是研究超导纳米线单光子探测器(SNSPD)。研究的主要内容包括超导纳米线单光子探测器核心器件的制备，芯片的封装，低温系统的建立，信号放大器的设计，超导纳米线单光子探测器的量子效率、暗计数等性能研究，以及利用超导纳米线单光子探测器进行光子计数实验。　　本文首先对现今使用的单光子探测器进行介绍，对比传统单光子探测器与新型单光子探测器的量子效率、光子分辨能力、暗计数等性能。超导纳米线单光子作为新型的单光子探测器，以其较高的量子效率，几乎为零的暗计数和良好的光子数分辨能力成为单光子探测器的研究趋向。　　超导材料薄膜制备。在Ar和N2气氛中以Nb为靶材进行磁控溅射，在溅射过程中保持Si基底温度为600 K-800 K摄氏度，成功制成了NbN薄膜，通过控制磁控溅射的时间控制NbN薄膜的厚度，试验中用于制成超导纳米线单光子探测器的NbN薄膜的厚度约为5 nm，为研究NbN薄膜的超导性能，将制成的薄膜利用四探针方法检测电阻随温度的变化，测得薄膜的临界温度为9.6K。SNSPD器件的核心区域是由宽度为200 nm的曲折线条构成，制作纳米线条使用的工艺为聚焦电子束曝光工艺，之后经镀金电极工艺和利用对光系统将光纤对准纳米线条区域，将器件进行封装。SNSPD器件需在低温环境中工作，偏置电流Ib低于器件临界电流Ic，纳米线条吸收光子后会产生失超现象，在纳米线两端产生电压脉冲信号，由于超导纳米线的失超信号较小，还需要高频的放大器对电压脉冲信号进行放大，通过检测该电压脉冲信号实现单光子探测。结合理论与实验数据分析介绍SNSPD的量子效率，暗计数等性能。在本文最后介绍利用SNSPD对光波经过小孔衍射后的光强分布进行光子计数试验。