单光子探测技术广泛应用于超灵敏光谱、远距离激光测距、生物和医学光子学、量子光学与量子信息等领域。在光纤量子密钥分发系统中,单光子探测器直接影响着系统的传输距离、密钥生成率和误码率。基于InGaAs/InP雪崩光电二极管(Avalanche Photodiode APD)的单光子探测器凭借其高探测效率、大动态范围、低偏置电压、低功耗和结构简单等优点,成为目前光纤通讯波段最为实用的单光子探测器。为了满足高速量子密钥分发的需求,研究人员提出了各种高速单光子探测方案,其中最典型的是正弦门控和自差分技术。本文在对当前各种方案进行分析的基础上,提出了一种新型高速单光子探测方案,其中门控信号由1.25GHz正弦信号及其二次谐波进行叠加合成,通过调节两路谐波之间的相位和幅度,得到了门宽<330ps的门控脉冲,比单纯使用同样幅度的正弦信号提供更窄的门脉冲,有利于降低暗计数和后脉冲概率。同时利用噪声频谱主要是1.25GHz及其高次谐波分量,而雪崩信号的频谱小于1GHz的特点,用低通滤波器取代带阻滤波器和谐波合成来滤除尖峰噪声、提取微弱雪崩信号,降低了实验操作难度和系统复杂度。本文提出的单光子探测方案将正弦门控、谐波合成和低通滤波这三种技术的优点综合起来,具有工作频率和探测效率高、暗计数率和后脉冲概率低、结构简单等特点。