量子信息科学是一门结合量子物理、计算机科学以及信息科学的交叉性学科,包括量子通信、量子计算、量子度量和量子模拟等多个领域。光子体系是实现量子信息技术的重要物理系统之一,具有不易消相干、易于操控、制备相对简单等特点,而且光子是天然的飞行量子比特,在量子通信中发挥着不可或缺的作用。纠缠光子源是光量子信息技术应用的核心资源,在量子物理学基础研究中也发挥着重要的作用,有效产生和操控纠缠光子是国际研究的热点。非线性光学方法是产生和操控纠缠光子的常用方法,其中一类是二阶非线性光学效应,包括利用自发参量下转换产生纠缠光子对,基于电光效应实现光子相位和偏振控制,利用和频和差频实现光子频率变换、带宽压缩、频谱分析、时间分辨探测等。基于光学超晶格准相位匹配的非线性光学过程具有波长匹配灵活、效率高、功能集成等优点,进一步结合波导技术可以实现具有更多功能集成的有源光子芯片。本论文研究利用准相位匹配技术实现反向相位匹配,进而实现纠缠光子的产生和调控。反向相位匹配具有匹配带宽窄、纠缠光子天然分开等优点,可以产生具有窄带、解关联等优良性质的纠缠光子,用于频率转换的同时可以进一步压窄频谱带宽。本论文主要内容如下:1.绪论部分介绍本论文的研究背景、相关概念和研究进展,包括量子信息科学、二阶非线性光学效应、准相位匹配和光学超晶格等。2.第二章介绍反向相位匹配的基本原理和特点,综述了几种实现方法,理论分析了反向相位匹配的频谱性质,计算和讨论了窄带和频率解关联光子对产生。3.第三章介绍一种基于反向准相位匹配的窄带偏振纠缠源的实验实现。我们利用1.3μm的周期极化磷酸氧钛钾（PPKTP）波导,在波导两个端面同时泵浦,制备了窄带偏振纠缠光子对。我们通过频谱测量和Hong-Ou-Mandel干涉两种方法精确表征了纠缠光子的带宽为7.1 GHz,并表征了纠缠光源的亮度、保真度和纠缠性质。该纠缠源的带宽可以与固态量子存储带宽有效匹配,有望用于长程量子通信和量子中继。4.第四章介绍一种利用反向准相位匹配过程实现频率转换和频谱带宽压缩的理论方案,并以周期性极化铌酸锂薄膜波导为例给出了实验实现方案,通过波导色散的设计优化了频谱带宽的压缩,计算了压缩倍数以及100%转换时的泵浦光的峰值功率,该方案可以用于实现量子通信接口,满足不同光子波段的需求和对接。