本实用新型涉及量子信息及通信领域，具体是涉及一种单光子双自由度纠缠产生与测量实验装置。装置包括沿光路方向依次设置的关联光子源模块和纠缠态制备模块；关联光子源模块，用于生成自旋单光子束；纠缠态制备模块，用于将自旋单光子束生成自旋轨道角动量纠缠态的单光子束，自旋轨道角动量纠缠态即双自由度纠缠。本实用新型通过单光子的自旋和轨道角动量建立信息载体，能够构建无限维希尔伯特空间，而不局限于二维希尔伯特空间，使得单光子的自旋和轨道角动量相互配合，可承载无穷个比特信息，以此提高了量子通信的应用领域。