量子力学是现代物理发展的基石,对人类历史发展产生了无比深远的影响。量子信息科技是基于量子力学,将物理原理与应用相融合,将固体物理、凝聚态物理、非线性光学、密码学、通信学等理论领域和芯片产业、光通信产业等工程应用相结合,是一门非常重要的前沿交叉学科,已经成为各国科技博弈的关键技术。量子纠缠是量子信息科技的核心领域、是量子信息、量子计算、量子密钥分发、量子隐形传态、量子度量等分支领域的核心资源、关键环节。如何设计制作出高品质、大规模生产、集成度高的量子纠缠是量子信息科技领域的重中之重。随着近些年量子光学的研究与进步,量子纠缠正向集成化、规模化的方向迈进。如何将原本空间光路中复杂离散的空间光学元件组合起来的纠缠光源集成到芯片上,同时纠缠性能不受影响或者得到提升,成为了本领域的一个热门关注点。本论文立足集成式的量子光学芯片,选定有着出色非线性系数和电光调制特性的铌酸锂晶体作为芯片的基质材料,进行芯片式偏振纠缠光源的研制。取得的主要成果包括:1.发展了钛扩散波导工艺,以偏振纠缠芯片这一目标为导向,聚焦能够传输o光与e光的钛扩散波导的工艺研究。通过对后续片上器件进行设计需求,对原有铌酸锂片上钛扩散波导进行了进一步改进,成功提出了一种新的钛扩散波导制作方法。使用AZ5214正胶反转法克服钛波导长度因素导致的钛条剥落问题,对钛扩散波导的最长长度和最小线宽、损耗等进行了改良。2.设计了可见光波段405nm转换到810nm的偏振纠缠源,将此纠缠源集成到铌酸锂芯片上。利用铌酸锂晶体优秀的非线性系数和电光系数,分析计算了极化周期与下转化波长之间的变化关系、温度与下转换波长之间的变化关系,确定了自发参量下转换区域的变周期设计方案。计算了偏振分束器的参数并进行了分束效果模拟,确定了最佳分束角度并确定了PBS区域波导的宽度。设计了电光调控周期极化区域,制作片上半波片,以此实现加电压后控制片上光子偏振的效果。最终本文在铌酸锂晶体上整合集成了钛扩散波导、Y型分束器、自发参量下转换（SPDC）、偏振分束器（PBS）、偏振调控器等元器件,实现了405nm转换到810nm波段的集成偏振纠缠源的设计,并对理论设计芯片进行了工艺摸索和制作。3.设计了宽波段调谐的可预知单光子源,采用基于铌酸锂的Ⅱ类准相位匹配,实现光子波长的片上大范围调谐。本设计的可预知单光子源只需通过调谐泵浦光,改变6nm的泵浦光波长,便可从620nm的可见光连续调谐到1700nm的近红外光,可调谐范围超过1000nm的波长宽度。通过结合偏振分束器、延时控制器、光子数可分辨探测器、符合控制计数器等原件,提出了完整的、不论何时都可测到最佳二阶时间相干度的宽调谐可预知单光子探测方案。