1.5微米光通信波段的量子光源是量子传输和量子信息处理的中的重要功能器件。纳米硅波导由于其较小的尺寸、极强的限光能力、极高的三阶光学非线性系数，以及极窄的拉曼散射峰等特点成为实现片上集成量子光源的一种非常有前景的材料。本论文结合国家973计划课题“面向全量子网络中的量子光源（2011CBA00303）”，对纳米硅波导中纠缠光子对产生的实现方案和关键技术难点进行了理论和实验研究。主要研究内容和成果如下：提出并理论和实验论证了一种在纳米硅波导中利用波导双折射特性实现光通信波段偏振纠缠光子对产生的新方案。该方案利用纳米硅波导的群双折射抑制矢量自发四波混频过程，通过调整泵浦光偏振实现最大偏振纠缠态产生。实验测量了该方案产生的光子对在非正交偏振检测基下的双光子干涉条纹，扣除偶然符合计数条纹可见度大于86%，并论证了它的单边偏振不可区分性。该方案利用纳米硅波导的双折射特性，无需复杂的附加光路和片上集成偏振旋转器，为实现片上集成的偏振纠缠光源器件提供了一种简单途径。基于纳米硅波导中关联光子对产生现象提出了一种纳米硅波导输出端耦合损耗的测量方法，并进行了实验论证。理论上推导了通过信号光子和闲频光子的单边计数，符合计数和偶然符合计数等实验测量结果计算纳米硅波导输出端耦合损耗的方法；实验实现了纳米硅波导中关联光子对的产生，室温下CAR超过9，利用该方法实验测得纳米硅波导样品输出端与光纤的耦合损耗为5.38dB0.08dB。该方法提供了一种评估和优化波导与光纤单端耦合损耗的途径，并可以推广应用到其他具有三阶非线性效应的波导上。提出了一种由氮化硅薄层构成的新型模场变换结构。理论分析了该结构光场传播和耦合特性，论证了其可实现波导与拉锥光纤的高效耦合。给出了实验制备方案，对制备过程中的部分关键工艺难点进行了初步探索与尝试。与已有方案相比该结构更为简单，便于实际制备，为解决纳米硅波导与光纤的耦合问题提供了一种更加易于实现的方案。