雷达探测广泛应用于军工探测、气象探测和科学研究等领域。随着应用需求的提高，要求能准确探测并识别更远、更小目标，探测此类目标时回波信号往往仅仅有几个光子。传统雷达由于功率与探测灵敏度有限，不能响应如此微弱的信号，更无法提取回波信号的光子性质。基于四路Gm-APD的光子偏振探测系统利用Gm-APD对光子计数，可实现光子量级信号强度的偏振探测，对远距离小目标的探测识别具有重要的意义。由于信号强度已经低至光子量级，外界与系统自身的噪声会极大的影响探测精度，本文主要分析影响系统探测精度的因素，并给出提升探测精度的方法。　　本文首先调研了光子偏振探测的研究现状，分析了光子偏振在量子探测领域与量子通信领域的研究进展，以此确定本文的研究内容。依据现有的研究给出了光子偏振以及光子通过光学元件的量子描述，建立量子斯托克斯参量与经典斯托克斯参量之间的关系。分析了四路光子偏振探测系统，并给出光子偏振的解算算法。对探测系统定标并进行初步实验研究，实验证明了解算算法与定标算法的可行性。　　其次分析了光学器件的瑕疵对探测精度的影响。主要分析了偏振片消光不足、波片二向色性、分束器分光不均以及分束器偏振敏感这几个因素，结果表明分束器分光不均以及偏振敏感对探测结果影响较大。针对此现象建立分束器分光模型，并给出修复算法。结果表明，该算法可有效地降低偏振探测误差。　　最后本文针对系统累积信号量进行分析，建立单光子条件下光学元件模型，并得出了信号量与探测精度之间的关系。仿真结果表明信号量大于1000时探测精度基本可以达到要求。并且发现光纤耦合效率以及探测器的量子效率是会导致较大的探测误差。又针对散粒噪声对探测精度的影响进行深入分析，设计了基于真空压缩注入的光子偏振探测系统，并对其探测性能进行深入分析，结果表明真空压缩注入可有效降低斯托克斯参量起伏，从而提升探测精度。