近些年来,量子通信受到了高度的重视,而纠缠光子对作为通信的载体已经引发了大量的研究,通过自发参量下转换(SPDC)或者级联SHG/SPDC等非线性效应可以实现量子纠缠光子对的产生,并且已有大量国内外实验室对其进行了研究。本文从量子理论出发,基于薛定谔绘景下SPDC过程理论研究与更加精确的模型设定,推导出了级联SHG/SPDC过程的波函数和转换效率,并且将仿真结果与实验结论进行了对比,最终得到该过程纠缠光子对的波函数和转换效率公式。本文首先从理论分析了二次谐波(SHG)、SPDC和级联SHG/SPDC过程的产生光子条件和相关波函数,得到了必要的理论基础,级联SHG/SPDC过程可以改善SPDC过程所带来的不便,由于通过SHG可以将泵浦光进行倍频,转换成SPDC所需的相位匹配条件下的泵浦光频率,这样可以实现入射部分和出射部分使用同等光频率的器件。但是这个过程需要重新进行更加精确的分析,因为SHG的转换和SPDC的转换是同时在任意地方都会发生的,而传统的分析结论只是将非线性波导当成一个整体进行了分析,因此本文需要重新建立波导模型进行精确分析。基于SPDC过程波函数的量子理论模型,得到了级联SHG/SPDC过程的波函数和其光谱分布图。通过建立n段细分数学模型,逐步对非线性波导进行分段,并得出每种情况下的波函数,最后假设n趋于无穷大时,通过连续积分函数得到了在非线性波导出射处的该过程波函数,然后基于理论结果进行仿真与国外学者的实验结果进行对比,发现图像基本吻合,进而说明了通过数学模型得到的级联SHG/SPDC波函数是正确的。最后,基于SPDC过程转换效率的量子理论模型,得到了级联SHG/SPDC过程的转换效率,将理论中的级联SHG/SPDC过程转换效率结合到非线性波导中,获得非线性波导中级联SHG/SPDC的转换效率,再利用同样的分段模型,验证非线性波导中级联SHG/SPDC的转换效率并得出了AlGaAs光波导在该过程的转换效率。本论文得到了在一般情况下非线性波导的转换效率函数,这对以后的纠缠光子对实验有着指导性作用。通过建立的数学模型得到了更加精确的波函数和转换效率为设计集成化、高光子产生效率、高纠缠度的偏振纠缠态光源提供理论基础。