信息和材料是当代文明的基础。二阶非线性光学（NLO）材料在高速光通信、数据存储、信息处理以及激光频率转换等领域展现了巨大的应用前景。作为光电子技术的关键研究领域,综合性能优异的二阶非线性光学材料的制备对光电子学器件的制作以及光信息技术的发展起着至关重要的作用。与传统的无机晶体材料相比,有机/高分子二阶非线性光学材料具有非线性光学系数大、介电常数低、响应速度快、激光损伤阈值高、抗电磁干扰性能强,高度的分子可剪裁性以及易于加工集成等优点,逐渐成为了近年来二阶非线性光学材料领域的研究热点。其中,如何将生色团的高μβ值尽可能地转化为材料大的宏观二阶非线性光学效应仍然是当前该领域研究的难点。因此如何设计并通过简便的合成路线制备出综合性能优异的有机二阶非线性光学高分子仍是该领域研究的重要课题之一。含树枝状结构的二阶非线性光学高分子具有良好的位分离效应以及间隔作用,有利于材料宏观二阶非线性光学效应的提高,同时还能提高材料的溶解和加工性能,改善其稳定性。纵观最近几十年含树枝状结构的有机二阶非线性光学高分子材料的发展,我们发现空间拓扑结构的调控对于这类高分子实现较高的宏观二阶非线性光学效应、良好的稳定性以及光学透明性至关重要。在各种含树枝状结构的高分子中,树枝状大分子往往具有较高的宏观二阶非线性光学效应,尤其是近年来的“Janus”型树枝状大分子具有独特的优势,显示出了巨大的潜力,但其合成路线有待进一步简化,热稳定性有待进一步提高,构-性关系也有待进一步探讨,本论文就是基于此来进行展开的。本论文以Janus型树枝状单元为基础,围绕通过简便的合成路线制备出综合性能（较高的宏观二阶非线性光学效应、较好的热稳定性及光学透明性）优异的有机二阶非线性光学高分子材料,共开展了三个方面的研究,包括树枝状大分子、树枝状高分子和树枝状超支化高分子。在第一章绪论中,介绍了二阶非线性光学的相关理论及二阶非线性光学材料的应用,总结了近年来关于二阶非线性光学材料的设计思路与解决策略,然后重点介绍了含树枝状结构的二阶非线性光学高分子材料的发展状况,最后根据当前该领域的研究热点与难点提出了本论文的设计思路。第一部分是关于Janus型树枝状大分子,包括第二章至第四章。在第二章中,简化了Janus型树枝状大分子的合成路线,并利用高效的“点击化学”反应成功制备了两代共六个外围含不同间隔基团的Janus型树枝状大分子,研究了Ar-Ar F相互作用以及五氟苯含量对其宏观二阶非线性光学材料的影响。在第三章中,采用“收敛”与“发散”相结合的方法,利用高效的“点击化学”反应成功制备了两代共六个具有生色团有序化取向的Janus型树枝状大分子。研究发现,自然状态下就具有一定的生色团有序排列的分子设计确实是有利于实现更高的非线性光学效应,其中第二代的三个树枝状大分子D2-Ph、D2和D2-PFPh的d33值分别高达197.7、202.5和214.4 pm/V。在第四章中,在Janus型树枝状大分子中引入了“间隔生色团”的概念。采用与第三章类似的合成方法,设计并制备了两代共六个含间隔生色团且具有生色团有序化排列的Janus型树枝状大分子。研究发现间隔生色团的引入能够进一步提高Janus型树枝状大分子的宏观二阶非线性光学效应,其中第二代的三个树枝状大分子D2-Ph-NS、D2-NS和D2-PFPh-NS的d33值高达为221.3、226.8和213.3pm/V,并且它们相应的光学透明性和NLO热稳定性也有了明显的改善。第二部分是含Janus型树枝状单元的树枝状高分子,包括第五章和第六章。在第五章中,将Janus型树枝状结构进行横向拓展,通过Suzuki偶联反应得到了两个主链型的树枝状高分子。研究发现除了基本保持了与其单体结构对应的树枝状大分子的宏观二阶非线性光学效应之外,相应的NLO热稳定性也有明显的提高。在第六章中,继续将“间隔生色团”的概念引入到树枝状高分子中,将两个含间隔生色团的Janus型树枝状单体进行横向拓展得到了两个主链型的树枝状高分子。研究发现间隔生色团的引入能使树枝状高分子的二阶非线性光学效应、光学透明性和NLO热稳定性都有一定程度的提高。第三部分是含Janus型树枝状单元的树枝状超支化高分子,包括第七章和第八章。在第七章中,将Janus型树枝状结构进行空间三维拓展,通过“A3+B2”型Suzuki偶联反应得到了两个含Janus型树枝状单元的主链型树枝状超支化高分子。研究发现本章的树枝状超支化高分子在基本保持了与其单体结构对应的树枝状大分子和线型的树枝状高分子的宏观二阶光学效应的同时,NLO热稳定性相较前两者也有明显的提高。在第八章中,继续将“间隔生色团”的概念引入到树枝状超支化高分子中,将两个含间隔生色团的Janus型树枝状单体进行空间三维拓展得到了两个主链型树枝状超支化高分子。研究发现相较于第七章中仅含单一生色团的树枝状超支化分子,本章中含间隔生色团的高分子NLO的热稳定性进一步提高,它们的d33值都超过了150 pm/V,衰减温度都超过了110 oC,在一定程度上解决了“非线性-透明性矛盾”以及“非线性-稳定性矛盾”。