非线性光学(NLO)材料在有机电子、光电工程以及导体等方面有着重要的应用而引起了实验和理论界的广泛关注。碗烯是碳网络的碗状多环芳烃,其结构稳定,接受电子能力较强,有凸凹的π面可以结合阴阳离子。近年来,碗烯化合物的电子结构,配位特点以及NLO性质已成为研究的一个新方向。本论文采用密度泛函理论(DFT)方法研究了离子-碗烯化合物和二茂铁基-π桥-碗烯基(D-π-A)化合物的NLO性质,主要工作如下:(1)采用DFT方法对离子-碗烯化合物的几何结构,成键相互作用,基态偶极矩和第一超极化率(βtot)进行了计算。同分异构体能量分解方法表明离子-碗烯化合物的稳定性主要来源于相互作用能,约化密度梯度图反映出在离子和碗烯之间形成的是ion-π弱相互作用。更重要的结果是,碗烯的种类对二阶NLO响应没有明显影响,但离子的种类对二阶NLO响应有着明显的影响。Cl--碗烯化合物的βtot值均比Na+-碗烯化合物的大,这主要是由于Cl--碗烯化合物内存在大的电荷转移。(2)采用DFT方法讨论了二茂铁基-π桥-碗烯基化合物的电子结构,吸收光谱以及第一超极化率。计算结果表明:endo和exo构型同分异构体之间的稳定性接近,两同分异构体之间容易转化。另外,与苯基做π桥的化合物相比,杂环做π桥的化合物的最大吸收波长发生了明显红移,该结果表明杂环做π桥化合物的跃迁能较小,这将导致杂环化合物有更大的NLO响应。有趣的是,exo构型化合物的βtot值普遍比相应的endo构型化合物的βtot值大,这主要归因于exo构型化合物有着更大程度的电荷转移。本工作将为使用五元杂环做π桥以增强D-π-A型化合物的NLO性质提供重要依据。因此,控制π桥的种类是设计新型NLO化合物的重要方法之一。