集成量子光学是近年来快速发展的一个研究方向,把庞大的空间光路集成在几厘米尺寸的光子芯片上,使量子信息处理单元更稳定,方便扩展功能,实用性更强。然而现有文献报道的大部分是无源光子芯片,需要外部提供量子光源,所以简化缩小外部量子光源尺寸甚至是制备集成的量子光源是非常有必要的。光学超晶格是现在产生纠缠光子最常用也是最重要的材料之一。通过合理设计超晶格的畴结构,可以直接高效地产生各种特殊的光子纠缠态,契合了集成量子光源的要求。特别是如今成熟的铌酸锂波导制备工艺,使得同时集成量子光源和量子光路的有源光子芯片成为可能。在本论文中,我们系统地研究了运用铁电畴工程技术制备一些特殊的集成化路径纠缠源的方法,以及在铌酸锂超晶格中实现有源光子芯片的尝试。主要涉及以下几个方面的研究内容：1、从理论和实验上研究了光学超晶格的横向铁电畴调制对纠缠光子空间模式的影响,用多通道的光学超晶格直接产生了双光子高维路径纠缠,并用双光子Talbot效应对双光子高维路径纠缠进行了表征。我们从理论上研究了多通道光学超晶格对纠缠光子空间模式的周期性振幅调制和周期性相位调制,分别计算了两种双光子态近场衍射时的Talbot效应,得出了双光子的Talbot自成像公式,并实验测量了振幅为周期性调制的双光子的Talbot效应,直观揭示了Talbot效应的衍射本质。2、研究了二维周期极化的光学超晶格中的多重准相位匹配过程,并制备了一种多功能的集成化路径纠缠光源,在同一块光学超晶格中直接产生了可预知的单光子路径纠缠和beam-like的双光子路径纠缠,两种纠缠之间可以通过控制温度进行相互切换。我们实验展示了这两种纠缠光子的空间分布,并分别测量了单光子的空间干涉和双光子的空间干涉,证明了光源的纠缠特性。我们最后提出了级联不同的畴结构来产生可预知的单光子高维路径纠缠的方法,并实验展示了可预知的单光子四模路径纠缠。3、用铌酸锂超晶格波导光路制备了一个有源光子芯片,在芯片上同时集成了路径纠缠光源和量子干涉光路。我们从光子芯片功能设计开始,研究了先周期极化铌酸锂、再进行退火质子交换这一制作工艺的可行性,并解决了芯片制作过程中遇到的一些技术问题。我们测量了铌酸锂超晶格波导中纠缠光子的产率,发现它比体块晶体具有更高的转换效率。我们通过电光效应改变了芯片上双光子态的相位并测量了芯片内的量子干涉,展示了光子芯片对路径纠缠的操控能力。我们还在芯片外的光纤光路中进行了Hong-Ou-Mandel干涉实验,得到92.9±0.9%的可见度,证明铌酸锂波导芯片上确实可以产生高品质的光子反聚束态。