随着激光通信技术的飞速发展及5G时代的到来,对空间激光通信有了更高的需求。例如发射机需有更高的速率、更高的功率、可调谐等;接收机需有更高的灵敏度、更精小便携、更强的抗干扰能力等;通信系统需有更精密、更可靠、更高增益的收发天线和更快速的瞄准、更精准的捕获、更持久的跟踪技术等。为了给高灵敏度空间激光通信的实现提供一个新的思路,本文结合单光子探测和脉冲位置调制两种技术,采用了门控电路与反馈淬灭电路相结合的雪崩抑制新方法,设计了一种用于脉冲位置调制的插入帧头法。首先,本文简单介绍了单光子探测器的分类及几种工作模式,详细阐述了门控单光子探测的原理并推导了无后脉冲下信噪比的计算方式,发现其与光子探测效率,光生载流子数,门数等有关,对APD的一些重要参数特性进行深入分析。从原理上、实用性、优缺点等各方面对脉冲位置调制进行了分析,推导了误时隙率与信噪比的关系,发现误时隙率不仅与信噪比有关,而且与调制阶数有关。最终发现多数通信系统习惯采用易于实现的单脉冲位置调制。其次,本文对激光通信系统进行了设计与仿真。设计了激光发射单元、激光接收单元、信号处理单元等;采用的雪崩抑制方法,既可以快速淬灭雪崩、减小暗计数,又可以延长探测器的平均使用寿命;用现场可编程门阵列进行了脉冲位置调制解调过程的仿真,验证了新方法的有效性与可行性。然后,在此基础上搭建了1550nm的脉冲位置调制激光通信实验,测试了在此实验下单光子探测器在不同参数下的性能。结果表明,当探测效率为25%,触发延时为8.00ns,门宽为5.0ns,死时间为0.1μs时,单光子探测器在本实验条件下有最佳的性能。最后,在最佳参数下,测试了不同调制速率下单光子探测器的通信灵敏度。结果表明,当通信码速率为1Mbps时,通信灵敏度为-51.8d Bm;当通信码速率为4Mbps时,通信灵敏度为-41.0d Bm,实现了高灵敏度的空间激光通信。