Die photonische Zeit-Frequenz Freiheitsgrad ist ein leistungsfähiger Werkzeug, der sich für die Implementierung hochdimensionalen Quanteninformationsverarbeitung eignet. Inbesondere die sogenannten feldorthagonalen Temporal Modes bieten einen flexiblen Rahmen, den mit sowohl Glasfasernetzen, als auch integrierte Wellenleiter-Geräte kompatibel sind. Um diese Potential vollständig auszunutzen, müssen Methoden und Techniken entwickelt werden, die in der Lage sind, di- verse Quantenzustände von Licht zuverlässig zu generieren und komplexe temporale Waveforms akkurat zu messen. Ein vielversprechendes Mittel, dieses zu ermöglichen, bieten nichtlineare Prozessen an, die über spektral geformten Pump-Pulse in Gruppengeschwindigkeit- optimierten Wellenleitern angetrieben werden. In dieser Dissertation zeigen wir, wie sozusagen maßgeschneiderte (tailored) Phasenanpassung für die parametrischen Downconversion und Summenfrequenzerzeugung, wie auch Pulsformung-Techniken, neue Möglichkeiten erlauben bei der Produktion reiner einzelnen Photonen, sowie auch bei der flexiblen Verschränkung von Temporal Modes und akkuraten Mes- sungen von Zeit-Frequenz-Zuständen der Photonen.

The photonic time-frequency degree of freedom is a powerful re- source for implementing high-dimensional quantum information processing. In particular, field-orthogonal pulsed temporal modes offer a flexible framework compatible with both long-distance fibre net- works and integrated waveguide devices. In order for it to be fully utilised, techniques must be developed which can reliably generate diverse quantum states of light and accurately measure complex temporal waveforms. A promising toolbox to accomplish this is non- linear processes driven by spectrally shaped pump pulses in group- velocity engineered waveguides. In this thesis, we show how tailor- ing the phasematching conditions of parametric downconversion and sum-frequency generation, as well as pulse shaping techniques, create new possibilities for generating highly pure single photons, for flexible temporal-mode entanglement, and for accurate measurement of time-frequency photon states.