近年来，电子给体D（Donor）-电子受体A（Acceptor）共轭结构的光电材料由于具有较好的非线性光学性质、超快的光学响应、较低的加工成本等特殊的光学和化学性质广泛的应用于有机发光二极管、场效应晶体管、双光子吸收材料等领域。它具有诸多优点：D-A分子结构通过π电子的氧化或还原来分别实现P型或N型掺杂；可以有效调节分子的HOMO和LUMO；通过改变给体单元和受体单元来进行改善发光性能；通过电荷转移对分子的带隙进行调节；可以拓宽分子的光吸收范围等。本论文的主要工作是在有机光电领域中的应用基础上，对三种不同结构单元的D-A型共轭光电材料的结构、光物理性质从理论和实验两方面进行系统的研究，并由此来指导材料的性能。主要的研究内容如下：1．通过实验和理论方法对PFO和F8BT的光物理特征进行了系统研究。量子化学计算展现了PFO和F8BT的电子跃迁机制，也模拟了二者的吸收光谱。结果证实了单分散系统中的F8BT中出现的链内电荷的离域。飞秒瞬态吸收测量表明局部链内激子在激发的PFO的弛豫过程中占主导地位。链内的电荷离域缺失的中间状态在被激发的F8BT的弛豫过程中出现。此外，位于单分散系统内的PFO和F8BT的基于强度的瞬态吸收曲线表明，虽然链间激子相互作用可影响PFO的弛豫特性，但不能影响激发的F8BT的弛豫特性。位于固态膜中的PFO和F8BT的基于强度的瞬态吸收曲线表明，中间状态可能从F8BT弛豫过程中消失。PFO和F8BT可展示在凝聚相及高激发强度下基于强度的激子--激子淬灭过程。由于良好的链内电荷转移特征，F8BT的弛豫时间比PFO的弛豫时间长。2.通过赫克反应合成两种基于芴的齐聚物（P-F-P和F-P-F-P-F），其中芴和吩噻嗪基团交替排列。通过实验和理论方法详细研究了他们的光物理性质。其中稳态吸收和发射光谱表明：与吸收峰、发射峰、带隙和Stokes位移有关的光谱特性已被改变。量化计算提供了分子结构和分析电子跃迁机制。此外，双光子荧光和飞秒开放光圈Z-扫描技术证实: F-P-F-P-F的双光子荧光产率和双光子吸收横截面与P-F-P相比显著提高。强度依赖瞬态吸收数据表明:在溶液中，与激发态P-F-P和无芳烃-芳烃的相互作用相比，F-P-F-P-F的激发寿命缩短。所有光学性质的改善都源于π共轭系统的扩展。3.通过实验和理论方法对三种线性共轭低聚物(F-P、F-P-F和P-F-P-F-P)的光学特性进行了详细研究。稳态光谱测量表明，这些低聚物的吸收和发射带均随着π共轭系统的增强而红移，且其他光学性能均受到调制。双光子荧光和飞秒开孔Z-扫描技术证实，双光子荧光产率和这些低聚物的双光子吸收截面均随着π共轭系统的改进而增强。时间分辨荧光测定显示，弛豫过程会逐渐加速，而基于连续衰减速率分布模型而获得的拟合结果显示，低聚物的衰减速率会逐渐加速，分布宽度从F-P到P-F-P-F-P变得越来越窄。量子化学计算提供了分子结构和分析了电子跃迁机制，指出TPA特性的改善应该依赖于π共轭系统的增强。