量子集成光学近年来发展迅速,已经成为量子光学和量子信息技术的一个重要发展方向。相比于体块量子光学,量子集成光学具有体积小、稳定性高、操控性强、可重构等特点。铌酸锂作为最重要的非线性光学材料之一,被广泛用于量子光源的制备和量子态的高速调控。随着微加工技术的引入,铌酸锂已经成为量子集成光学的重要平台,能够实现多种自由度编码的单片集成的纠缠光源。但是,一般的片上纠缠光源的波长调谐范围有限,不能适应外部光路器件工作波长以及不同应用场景的要求,并且由于微加工技术的误差,基于铌酸锂波导的片上量子光源的品质如纠缠度还有待提高。近几年,铌酸锂薄膜迅速发展成为一个新的材料体系,而对它的研究目前绝大多数是在经典的非线性光学范畴,它在量子光学领域的应用还有待深入的探索和研究。本论文一方面致力于传统的质子交换铌酸锂波导芯片,研制了高品质的波长宽调谐的路径和频率纠缠光源,另一方面,研究了铌酸锂薄膜波导的色散特性,提出偏振纠缠源的新的制备方案。本文取得的主要研究结果如下1.理论分析了由不平衡分束器构成的Mach-Zehnder interferometer（MZI）的传输特性。我们通过对MZI传输矩阵进行分析,得到MZI可以等效为一个精确50:50分束器的理论条件和适用范围。我们还分析计算了波长简并和非简并的双光子NOON态在MZI中的量子干涉,得到了高品质路径纠缠和频率纠缠的产生条件。2.制备了波长宽调谐的高品质的路径和频率纠缠光子对。在质子交换铌酸锂波导芯片上,采用MZI干涉仪作为分束比精确可控的分束器,实现了高对比度的双光子干涉。同时采用级联的多周期极化结构,扩展了光子对的波长,制备出了波长可调谐的路径纠缠光子对。由于电光效应控制MZI的分束比在不同波长下都能精确达到理想分束比,以及该MZI中补偿电压关于中心波长对称,基于该芯片我们也制备了波长可调谐的频率纠缠光子对。我们用Hong-Ou-Mandel（HOM）干涉对制备的全同光子对和频率纠缠光子对进行了表征。3.提出基于单周期的反向传输偏振纠缠源的设计方案。绝缘体上的铌酸锂薄膜（LNOI）能够被加工成强束缚波导,通过设计波导横截面来调控强束缚波导的色散,我们在单直波导中设计得到了交叉的TM00和TE00的折射率色散曲线,这类色散曲线可以天然的同时实现两个不同的反向参量下转换过程的准相位匹配,能够直接制备出偏振纠缠源。我们还分析了实验可行性即微纳加工对这类偏振纠缠源的影响。