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单光子探测器是具有极限灵敏度（可探测单个光子能量）的光探测器，在量子物理实验、空间激光通信、单光子源表征等领域都有重要应用价值。超导纳米线单光子探测器(Superconducting Nanowire Single-Photon Detector,SNSPD)自从2001年被Gol，tsman首次研制以来，受到了单光子相关应用领域研究工作者的广泛重视。与其它单光子探测器相比，SNSPD具有高探测效率(＞90％)、低暗计数率(＜0.1Hz)、低时间抖动(＜18ps)和快速恢复时间(＜10ns)等突出优势，经过十数年的高速发展，以标准光纤为光耦合方式的SNSPD已经被成功应用于包括量子通信、空间光通信、飞行时间激光测距、生物荧光分析、单光子源表征等多个领域，而基于硅波导耦合的SNSPD在集成光量子电路研究中也展现出巨大的应用前景。波导耦合SNSPD具有高集成度、高速、高效率等特性，还展现出宽光谱响应的潜力。然而，由于光从普通光纤耦合到波导中的耦合效率较差，波导耦合SNSPD目前的系统探测效率还不是很高。 以研究基于微纳光纤的新型光耦合方式的SNSPD为目标，本论文的研究内容和创新点包括: 第一、首次基于低折射率MgF2衬底NbN薄膜制备了SNSPD器件，采用普通光纤正面和背面垂直耦合方式对SNSPD器件性能进行了测试，性能与MgO衬底同类材料SNSPD基本一致，验证了MgF2衬底SNSPD器件研制可行性。为MgF2衬底上微纳光纤耦合SNSPD器件的研制打下基础; 第二、设计并制备了微纳光纤耦合的纳米线器件，常温下在1550nm波长纳米线光吸收率最高可以达到90％。在低温下对微纳光纤耦合SNSPD的光吸收率、探测效率、光谱响应等性能参数进行了测试，通过微纳光纤直径优化，实现了在1064nm波长最高探测效率达到了50％，在1550nm波长，最高探测效率达到了20％; 第三、比较研究示波器测量抖动和TCSPC测量抖动两种方法，细致分析了测量系统中各个部分对抖动的贡献，发现了示波器测试抖动时不同量程之间的噪声差异，通过测量系统优化，获得14.2ps的系统时间抖动和12ps的器件抖动，为目前报道的最优水平。此外，两种测量方法计算得到了一致的器件本征时间抖动，为未来分析器件本征抖动的起源提供了有效的方法。 微纳光纤耦合SNSPD作为一种全新结构的SNSPD器件，响应光谱理论上没有吸收谷，吸收效率较高，有望实现宽谱、高效、高速的SNSPD器件，并拓宽SNSPD在微纳光学领域的研究应用。