量子纠缠指的是两个或多个量子系统之间非定域、非经典的强关联性,不仅在量子力学基础研究中扮演着不可或缺的角色,也对量子信息科学的发展起着至关重要的作用,广泛应用于量子保密通信、量子隐形传态、量子计算和量子超精密测量等领域。量子非定域性是量子纠缠的一个核心特征,也是爱因斯坦等人质疑量子力学完备性的主要原因。自上世纪七十年代开始,在二粒子物理系统中采用离散变量或者连续变量,以违背贝尔不等式为代表的非定域性检验结果全部支持量子非定域性。在此过程中发展起来的理论和实验技术,极大地推动了量子信息科学及相关学科的发展。频率纠缠双光子源定义为在频率维度上具有关联特性的二体光量子系统。得益于纠缠双光子频率之间非定域的关联特性,当其通过长距离光纤链路传输时,频率纠缠特性对损耗和退相干效应具有天然的鲁棒性。因此,频率纠缠双光子源在基于光纤的量子通信、量子计量和量子密码等领域有着巨大的应用价值。非定域色散消除及非定域波长-时间映射特性是频率纠缠光源特有的量子特征。非定域色散消除可用于量子非定域性的验证,以确保量子信息的安全性;同时还可用于解决制约量子技术发展的纠缠损耗瓶颈。非定域波长-时间映射特性是时域量子鬼成像、非定域光谱成像等应用的基础。据我们所知,目前已有报道的相关工作,主要集中于理想纠缠条件下的模型研究及现象演示,缺少对其中非定域性量化的考虑,限制了量子非定域性的应用范围。本文以非定域色散消除和非定域波长-时间映射效应为切入点,对频率纠缠双光子源的非定域性量化分析开展了深入研究,主要内容如下:（1）针对非理想频率纠缠双光子的非定域色散消除效应开展了理论和实验研究。由于之前有关非定域色散消除效应的研究都是基于理想频率反关联双光子的假设,我们提出了非定域色散消除的量化模型,首次将非定域色散消除效应的应用从频率反关联纠缠光源扩展到频率正关联纠缠光源,实验结果与理论完美拟合,对非定域色散消除在量子非定域性检验、纠缠抗损耗性等应用评估中具有重要意义。（2）完善了基于频率纠缠双光子源的非定域波长-时间映射模型。首次提出并验证了非定域波长-时间映射的光谱分辨率由探测系统的时间抖动及自发参量下转换过程中泵浦光带宽（即双光子频谱关联特性）共同决定。通过增加色散可以在一定程度上避免探测系统的时间抖动对光谱测量精度的影响,当色散足够大时,泵浦光带宽则为分辨率设置了一个固有的限制。本研究给出了时域量子鬼成像、非定域光谱成像等应用的基本量子极限,为进一步如何提高非定域波长-时间映射的光谱分辨率指明了方向。（3）提出了一种基于非定域波长-时间映射的双光子联合频谱测量方法。该方法采用可调光滤波器对信号光子滤波与波长定标,闲置光子的波长则由色散映射后的到达时间及色散关系确定,突破了传统波长-时间映射技术仅适于脉冲光谱测量且需额外波长校准装置的局限。这种全新的光谱测量方案有望发展成一种全能的双光子频谱特性度量工具,对于量子信息及相关领域的发展具有重要意义。