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本文在从头算（HF、MP2）和密度泛函（B3LYP）理论水平上，采用耦合微扰法（CPHF）、有限场方法（FF）、含时间的耦合微扰法（TDHF）计算了1-胺基-4-硝基1，3-丁二烯分子的非线性光学极化率。讨论了基组效应、分子构型、电子相关效应、色散效应等对计算结果的影响。通过优选基组，发现在密度泛函（B3LYP）理论水平上，采用6-31+G*基组优化的构型，可以较小的计算量而获得合理的计算结果。以B3LYP/6-31+G*优化的构型为基础，采用耦合微扰法（CPHF），计算了不同基组上1-胺基-4-硝基1，3-丁二烯的非线性光学系数。结果表明，基组对非线性光学系数的影响较大。在分子的超极化率的从头算中，关于构型优化水平对计算结果的影响有不同的看法。本文的研究结果表明，在同一计算水平上，与基组效应相比，不同基组优化的构型，对非线性光学系数的影响较小，但在不同计算水平上优化的构型，对μ、α、β的计算值非常敏感。以B3LYP/6-31+G*水平上优化的构型为基础，采用有限场方法（FF），选用6-31G、6-31G*及6-31+G*基组，分别在从头算HF和包含电子相关的MP2及B3LYP水平上计算了分子的非线性光学系数。发现电子相关对分子的非线性光学极化率的影响很大，在MP2水平上计算的一阶超极化率是相同基组下HF计算值的2～3倍。在从头算水平上，采用含时间的耦合微扰法（TDHF），计算了1-胺基-4-硝基1，3-丁二烯分子的非线性光学极化率，得到了推拉取代基的1，3-丁二烯分子在730nm～24791nm范围内的色散曲线。 在从头算HF水平上，选用6-31G*基组，对首尾带推拉基的聚乙烯的分子构型及非线性光学性质进行了量子化学理论研究。结果发现，D-π-A型聚乙烯材料分子的一阶超极化率随着聚合度的增加而增加。当聚合度达到L=10时，基本达到饱和，以后超极化率随共轭链长L的增幅减小。 在从头算HF/6-31G*水平上，采用耦合微扰法（CPHF），以1，3，5-己三烯为基础，设计研究了22个分子。计算了它们的偶极矩和一阶超极化率β。系统的研究了分子结构、取代基数目、取代基强弱、取代基位置、共轭效应、及分子顺反结构对一阶超极化率β的影响。在设计的系列分子中，五取代的反式构型分子18，具有最大的一阶超极化率βvec值，分别是一端单取代供电子基（NH2）分子1的699.5％，一端单取代吸电子基（NO2）分子2的528.8％，两端单取代分子3的181.8％，所设计的分子18极大的提高了分子的一阶超极化率响应系数，而不至于使分子随着链长的增加较快的发生红移。我们的计算结果仅从理论角度进行了分析，还需要实验进一步论证。