Integrated quantum photonic circuits have gained increasing interest in the field of quantum information, due to their compactness, the intrinsic stability and the potential scalability. Photons are the promising candidate for quantum information processing. Among all the optical platforms, femtosecond-laser waveguide writing technique has shown the extraordinary versatility in producing different components of a complete quantum system. In the last decade, femtosecond-laser writing has greatly expanded its applications in quantum technology. The aim of this thesis is to study and optimize the fundamental optical devices for integrated quantum circuits using femtosecond-laser waveguide writing technique. We investigate relevant theory of optical waveguides, the methods to fabricate and characterize laser-written waveguides in glass. In this work, we demonstrate the femtosecond-laser writing of integrated devices including Mach-Zehnder interferometer and path-encoded CNOT quantum gate. These devices can further serve as building blocks to produce complete integrated quantum system.

Integrerade kvantfotoniska kretsar har fått ett ökande intresse inom området kvantinformation, på grund av deras kompakthet, den inneboende stabiliteten och den potentiella skalbarheten. Fotoner är den lovande kandidaten för bearbetning av kvantinformation. Bland alla optiska plattformar har femtosekund-laservågledarskrivteknik visat den extraordinära mångsidigheten i att producera olika komponenter i ett komplett kvantsystem. Under det senaste decenniet har femtosekundlaserskrivning kraftigt utökat sina tillämpningar inom kvantteknologi. Syftet med denna avhandling är att studera och optimera de grundläggande optiska enheterna för integrerade kvantkretsar med hjälp av femtosekund-laservågledarskrivteknik. Vi undersöker relevant teori om optiska vågledare, metoderna för att tillverka och karakterisera laserskrivna vågledare i glas. I detta arbete demonstrerar vi femtosekundlaserskrivning av integrerade enheter inklusive Mach-Zehnder-interferometer och vägkodad CNOT-kvantgrind. Dessa enheter kan vidare fungera som byggstenar för att producera kompletta integrerade kvantsystem.