碱锑光电阴极制备工艺简单，成本较低，响应时间短，在可见光及近红外范围（如多碱阴极300-850nm，双碱阴极300-650nm）有较高灵敏度，在象增强器、条纹相机、光电倍增管等光电器件得到广泛应用，在高速摄影、单光子探测领域有不可替代的作用。本文首先对多碱光电阴极进行了理论建模和数值模拟，阴极结构采用层状模型：Na2KSb+K2CsSb+Sb Cs偶极层，分析讨论了各层厚度、掺杂浓度对多碱光电阴极能带、内建电场、光谱响应特性的影响，模拟结果显示，阴极的掺杂浓度会直接影响内建电场的范围和强度，由于激发光电子在内建电场作用下会同时做扩散和漂移运动，光电子扩散距离增大，当吸收层掺杂浓度在1016cm-3左右时可以获得最大内量子效率。表面层可以降低电子亲和势，而且掺杂浓度越高，效果越好，工艺制作过程中应在保证其重掺杂的基础上使表面层尽量薄。阴极厚度需要折衷考虑光吸收过程和光电子扩散过程，影响阴极的灵敏度及峰值位置，对特定波长入射光，存在最佳厚度。根据光电发射过程，分析讨论了光电阴极量子效率的提高措施，计算了双碱光电阴极的光学特性，并为双碱光电阴极设计增透膜，分析计算了增透膜折射率和厚度对增透效果的影响，在阴极厚度为25nm时，当增透膜折射率2.5，厚度30nm时，获得最佳增透效果，界面反射率由22%降低到4%，吸收率由59%增加到73%，分析了如何选择膜层材料。在入射光入射角小于50°情况下，反射损失随入射角的增加基本可以忽略。为了充分利用入射光，在大面积PMT中可采用透射+反射式光电阴极设计，对这种情况进行了分析讨论。