光子可以理解成量子化电磁场的单模激发态,量子化电磁场的模式6)中单个光子的能量可以通过频率与普朗克常数?表示为?。单光子可以理解成光子数的统计平均值为1与方差为零的单光子态。单光子探测技术在国防、国家安全以及量子通信等领域中扮演重要角色,是当下我国急需抢占的科技制高点,具有重要的研究意义。本文中的单光子探测主要面向可见光到近红外波段的弱光以及能量更低的微波频段的微波单光子。首先,对射频电路与系统的基础知识进行了分析与归纳总结,主要包含传输线理论与微波网络基础知识,史密斯圆图、阻抗匹配与电路调试,以及矢量网络分析仪原理及测试。然后,先阐述微波动态电感探测器与低温低噪声放大器的研究进展,包含其原理、设计、制备与测试;类比于射频收发机指标分析方法,实现了射频信号测量系统的指标分析,主要包含噪声系数,增益,1 d B压缩输入与输出功率,灵敏度等;结合实验室的极低温微弱射频信号测量系统,采用了不同温区的灵敏度分析方法,为高灵敏度射频信号测量系统设计提供理论基础,揭示了实现高灵敏度测量系统的本质是极低的测试环境温度以及探测器的窄带响应。最后,先依据威尔金森功分器原型,采用商用的电磁仿真软件HFSS设计了中心频率5 GHz、功分比为等分的共面波导型超导微波功分器;总结了约瑟夫森参量放大器的原理、设计、制备与测试方法;进而提出了需要更高能量分辨率的微波单光子探测系统设计方案。主要的研究工作是完成基于微波动态电感探测器的弱光探测系统设计与优化以及基于约瑟夫森参量放大器的微波单光子探测系统设计方案。研究成果如下:（1）采用了不同温区的灵敏度分析方法,从而分析了20 m K温区处的测量系统的灵敏度达到-140 d Bm左右的水平,为可见光到近红外波段的弱光探测提供理论基础。设计与优化的高灵敏度射频信号测量系统为弱光探测提供了硬件条件。（2）完成了工作频率为5～5.5 GHz的共面波导型超导微波功分器设计、制备与测试,该项工作可以推广应用于其它超导微波无源器件设计与制备。结合约瑟夫森参量放大器,进而提出了微波单光子探测系统设计方案。