量子力学是现代物理学最重要的基石,可以解释很多经典物理无法解释的现象。量子信息学是量子力学和信息学的结合,以量子比特为基本信息单元,主要包括量子通信和量子计算等领域,近年来已取得了令人瞩目的成就。量子纠缠是量子信息的核心资源,在多种量子信息任务中有广泛应用,包括量子密钥分发、量子隐形传态、量子计算、量子度量等。我们可以预见的是,在不远的未来,大规模集成化的基于量子纠缠的量子信息处理必将会得到更为广泛的应用。集成光量子信息技术近年来发展迅速,其目标是将量子态的制备、操控与测量这一系列复杂庞大的空间光路集成在一块数平方厘米甚至更小的光子芯片上,这样就能够保证量子信息处理过程更为稳定、方便扩展。但是目前大部分报道的光子芯片都是无源的,需要在片外提供量子光源,如何制备出高效的集成化量子纠缠光源就成为了我们的研究重点。光学超晶格是目前产生纠缠光子的常用材料,通过对超晶格的畴结构进行设计,使自发参量下转换过程满足准相位匹配条件,能够高效的产生纠缠光子对。周期性极化的铌酸锂(PPLN)晶体具有较高的非线性系数,集成和加工工艺成熟,是一种理想的非线性材料。PPLN波导能够将泵浦光和参量光很好地束缚起来,参量光子产率高,能够很好的满足集成纠缠光子源的要求。由于自发参量下转换产生的纠缠光子满足动量守恒和能量守恒,在偏振、频率和路径等自由度上都可以构成纠缠态。其中频率自由度可以提供一个高维易于扩展的希尔伯特空间,可以有效提高量子信息编码容量。因此研究频率纠缠光子对的制备具有重要的意义和应用前景。本论文的主要内容包括以下几个方面:1.在绪论部分简要介绍量子信息的相关背景知识,并计算了非线性晶体自发参量下转换过程以及所需要满足的匹配条件,最后介绍了相关的研究进展。2.光子干涉是由光子的不可区分性引起的,本文从线性光学元件出发介绍了单光子和多光子干涉的基本原理。3.铌酸锂是最常用的非线性晶体,我们简介了PPLN波导的制备工艺以及铌酸锂的非线性效应,并且理论计算了自发参量下转换产生的频率纠缠光子HongOu-Mandel(HOM)拍频干涉的干涉图样。4.我们基于铌酸锂晶体的自发参量下转换过程,设计并在实验上实现了利用双周期极化的钛扩散铌酸锂波导来制备集成化的频率纠缠光子对。双周期极化的铌酸锂波导能够提供两个不同的倒格矢,这样就能保证两个自发参量下转换过程的同时产生,无需借助干涉或后选择的方法,就能够在单激光泵浦的条件下直接产生双光子频率纠缠对。通过Hong-Ou-Mandel拍频干涉的刻画,我们验证了制备的频率纠缠光子对具有高的保真度和纠缠度。我们的工作开辟了一种新的制备集成化频率纠缠光子对的方法,有望用于有源光子芯片。