随着量子信息技术与量子计算技术的不断发展,相关研究者对于能够高效产生高纯度的光子对源的需求进一步提高。在之前的研究中通常采用铌酸锂晶体的非线性效应或硅波导的自发四波混频等方法来产生光子对,其中前者虽然具有较高的光子对产生效率,但由于铌酸锂晶体无法在硅材料上生长集成,难以在单片光芯片上实现光子对的产生和处理检测等过程,这对测量光路的对准带来了很大的困难。而仅采用硅波导生成光子对的效率和纯度不及铌酸锂波导,但由于CMOS加工工艺的相对成熟,可以方便地在单片硅基芯片上集成各种光处理模块。因此,本文的目的在于采用混合集成的方式将铌酸锂波导与硅波导相结合,实现一种产生效率高、可扩展性良好的集成光子对源。首先,对波导的导波原理进行介绍,并给出了有效折射率法与钛扩散波导的折射率分布,用于确定混合集成波导的结构参数。然后,对铌酸锂波导发生自发参量下转换产生光子对过程的相关理论进行了介绍。包括自发参量下转换过程的理论推导、双光子态函数的求解、双光子联合光谱分布的求解、不同泵浦条件的仿真、准相位匹配的原理及周期极化铌酸锂极化周期的计算。本文的主要成果在于提出了三种不同结构的混合集成波导:铌酸锂脊形—硅光子对源、Si N加载铌酸锂—硅光子对源、钛扩散铌酸锂—硅光子对源。对于三种不同的混合集成波导确定了其结构参数并进行仿真。仿真结果表明对于三种不同结构的混合集成波导,均能保证1550nm的下转换光从铌酸锂波导到硅波导的耦合效率在90%以上,同时可以对775nm的泵浦光进行滤除。并对集成波导结构对加工误差的容忍度进行了研究。这些成果为之后的研究者采用混合集成结构制备光子对源提供了理论依据。