量子信息是量子力学与经典信息科学的结合,量子信息基于量子力学基本原理,对经典信息进行重新表征以及处理,以解决经典信息科学中难以实现的计算能力以及信息安全等问题。量子保密通信作为量子信息科学的重要组成部分,其安全性依赖于量子力学基本原理,从而实现了通信的绝对安全。本文以量子保密通信底层实现结构中的电子学系统为研究背景。着重研究系统中单光子探测器与窄脉冲光源部分。在门控单光子探测器中,雪崩符合脉冲与门脉冲时间宽度的压窄,将使得雪崩光电二极管处于盖格模式的时间比例减小,从而降低单光子探测器的后脉冲、暗计数概率。同时随着探测器重复频率的提高,也对门脉冲的时间宽度的压窄提出了要求。为了适应更高重复频率的量子密钥分发系统,窄脉冲光源的重复频率也将提高,减小光脉冲宽度。光脉冲宽度的减小将提升了光子到达的时间精度,从而为门信号的压窄提供了条件。对于量子密钥分发系统,使用窄脉冲技术优化单光子探测器雪崩符合脉冲信号、门脉冲信号,以及窄脉冲光源中的脉冲激励信号,将降低量子密钥分发系统的误码率。从而提高通信成码率。在量子密钥分发系统的通信协议中,需要对光源的幅度与相位进行调制。对应电子学系统产生的调制信号需要满足周期可变调制深度的要求。本文通过设计单周期幅度可调脉冲码型发生器实现了重复频率10.00 GHz-1 bit、5.00 GHz-2 bit、2.50 GHz-3 bit幅度调制脉冲码型。并使用该脉冲码型对电光调制器进行可变深度调制,从而初步实现了使用单一光源进行诱骗态协议的幅度编码。对于门控模式单光子探测器,门控信号的幅度、时间宽度与探测器的性能密切相关。本文通过窄脉冲技术产生幅度为4.00 V、半高宽0.77 nS的门控信号,实现了 30.00MHz重复频率下探测效率为10.90%的通信波段单光子探测。由于有效门宽更窄,该探测器在保证探测效率的同时,实现了较同类商业产品更低的后脉冲概率。而对于自由运行模式的单光子探测器,减小雪崩-淬灭延时将减小雪崩过程中总载流子数目,从而降低探测器的后脉冲与暗计数概率。本文通过高速电路设计实现了雪崩-淬灭延时为2.11nS的快速响应结构,并使用窄脉冲技术产生幅度约为14 V的淬灭脉冲。由于单光子探测器重复频率的提升以及时间精度的要求,窄脉冲光源需要超窄时间宽度、低时间晃动的脉冲作为激励信号。本文利用窄脉冲技术设计实现了重复频率为4.30 GHz的周期脉冲光源,并通过仿真对半导体激光器增益开关模式下电注入信号与激光脉冲信号的关系进行了分析。在本研究中,主要有以下创新点:(1)设计并完成了单周期幅度可调脉冲码型发生器原型电路,实现了码型单一周期内的幅度调制。并使用该码型发生器初步进行了诱骗态协议的幅度编码。(2)设计并实现了模拟带宽7.00GHz的空气介质可调延时线用于多组窄脉冲信号的同步,该延时线实现了 100pS时间范围内对延时的连续调整。(3)在门控单光子探测器中实现了高时间精度、百pS时间宽度的窄脉冲符合门,从而实现了门控信号的压窄以及高精度符合。降低了探测器的后脉冲效应,并对有效门宽进行精确测量。