非线性光学研究物质与强光之间的相互作用,它是随着激光器的诞生而迅速发展起来的一门新兴学科。它作为现代光学的一个重要分支,越来越受到人们的广泛关注。近几十年来,非线性光学在现代激光技术、光学通讯、数据储存、光信息处理等方面显示出诱人的应用前景,使得寻找非线性光学特性强而响应速度极快的新型材料成为这一领域的主要课题之一。由于有机分子非线性光学材料具有大的非线性光学系数,宽的响应波段、良好的柔韧性、高的光损伤阈值和较低成本,以及易于合成、可以进行裁减和修饰等特点而备受重视。本论文主要是基于从头计算的量子化学理论,利用各种不同的理论和计算方法,研究了一系列实验室最新合成的有机分子的线性和非线性光学性质,讨论了分子的结构与特性之间的关系。并且研究了溶剂对分子的几何结构和光学性质的影响。另外,通过分析分子在气相时电荷转移态的电荷转移过程,对双光子聚合机理给出了合理的解释。本文的主要工作分为两大部分:第一部分研究了一系列一维和多维有机分子在气相下的单光子和双光子吸收性质;第二部分讨论了溶剂效应对分子结构和非线性光学性质的影响。下面简要介绍本论文研究的主要内容与结果。一、气相下有机分子的单光子和双光子吸收特性。1、一维有机分子的单光子和双光子吸收特性。在密度泛函理论(DFT)的水平上,利用少态模型方法计算了一系列D ? π? A,D ? π? D, A ? π? A型有机分子的单、双光子吸收截面。对一维有机分子,只用少数几个态便可以较好地反映出分子在低激发态下的最大双光子吸收特性。研究结果显示,对于一维D ? π? A型不对称电荷转移分子,其最大的单光子和双光子跃迁都发生在第一激发态,而对于一维D ? π? D和A ? π?A型对称电荷转移分子,其最大的单光子和双光子吸收态不处于同一个激发态。并分析了增大分子的双光子吸收截面的微观机制。通过增加分子基态与激发态之间的跃迁偶极矩之差?μ,增大分子态态间的跃迁偶极矩μij,和使得分子的各跃迁偶极矩矢量之间处于平行或反平行,有利于提高分子的双光子吸收强度。另外,通过分析一系列有机分子的