光探测器和光放大器是现代科学研究中非常重要的两类物理器件,它们的量子噪声起源与量子物理学的基本原理——波粒二象性——具有紧密的内在联系。出于数学处理的简单性,光探测和光放大的量子理论较多地使用单模场概念,以处理这些器件的量子噪声问题;但是,“单模场”既不是量子场论中标准的场（波）,也不是标准的模（粒子）。按照相对论的要求,任何量子场的对易子都必须满足光速不变之约束条件;而单模场却不满足该约束条件。由于“单模场”概念在基础物理层面存在上述不足,它应用于某些具体物理问题,难免会遇到无法克服的困难。最近几年的研究成果指出,基于单模场概念的量子理论在解决相敏外差探测的量子噪声问题时,面临困境:一方面,由于镜像带真空模（单模场）的存在,相敏外差探测器应当存在额外的量子噪声;但另一方面,作为相敏器件,相敏外差探测器不应该存在额外的量子噪声。类似的理论困境还出现在光放大的量子噪声问题中。鉴于单模场概念面临的困难,本文运用标准量子场概念,对光探测和光放大的量子噪声进行研究。在光探测方面,本文利用双模压缩态光场进行了相敏外差探测研究,证明了在相敏外差探测中不存在额外的量子噪声。基于单模场概念的理论计算表明,以双模压缩态光场为输入信号时,双本振相敏外差探测器存在3 dB的额外量子噪声。然而,本文从标准量子场概念出发、根据光学相干的量子理论,计算了双本振相敏外差探测器输出光电流的噪声功率谱密度,发现该型探测器并没有额外量子噪声。本文设计并开展了实验研究;结果表明,双本振相敏外差探测器的量子噪声水平,和单本振相敏外差探测器一致,都没有观测到3 dB额外量子噪声,同标准量子场概念的理论计算结果相同。在光放大方面,基于单模场概念的线性放大器理论中只有两种类型的放大器:相敏型放大器和非相敏型放大器。然而,运用量子场的概念进行分析,本文发现还存在另一种类型的放大器,它对输入信号的相位不敏感,但是输出信号是相敏的。这种类型放大器的相敏特性超出了基于单模场概念的线性放大器理论框架;本文运用量子场概念计算了该型放大器的量子噪声指数,结果表明该放大器没有额外的量子噪声。本文设计并开展实验检验上述理论结果;在考虑了光束模式失配和量子效率的影响后,该放大器的噪声指数测量值为0.11;:0~0..4742 dB,与基于量子场概念的放大器理论计算结果吻合。虽然单模场概念在量子光学的应用中成功地解决了很多理论问题,但是由于其自身在基本物理层面上的不足,它在光探测和光放大的量子噪声计算中面临着一些无法克服的困难。本文基于标准量子场概念从理论上解决了所述问题,并且得到实验数据的支持。按照本文的研究结果,量子场是包含了无穷多频率模式的一个整体,它在光探测和光放大中产生实验上可观测的量子噪声;相反,单模场不是独立的量子场,因而不可能产生可观测的量子噪声。本文中的研究,不仅仅带来对光探测和光放大中的量子噪声起源机制更加深入的认识,还有望在极端微弱的低频光信号测量（如低频引力波探测等）方面得到应用。