噻吩是一种富余电子的小分子基团,也是一种稳定的五元杂环芳香化合物,其分子在溶液中有着极高的π电子密度,因此在分子内电荷转移过程中常常作为给体发挥作用。将噻吩基团进行低聚连接构成多联噻吩结构可以有效提高分子基团的给电子能力并延展π共轭结构,这对于材料非线性性质的提升具有极大的作用。查尔酮分子结构是一种典型的D-π-A-D型交叉共轭结构,在分子内电荷转移过程中有着独特的推拉电子能力。本课题将三联噻吩基团同查尔酮交叉共轭结构相结合,研究了两种以三联噻吩为给体、丙烯醛为分子骨架的三联噻吩衍生物T3AT和T3AF在非线性吸收、折射以及光限幅方面的性质与潜力。本论文将材料光学非线性的研究分成了四个方面,主要内容有:（1）通过理论计算得到了T3AT和T3AF的优化分子结构与HOMO-LUMO电子云轨道分布结果,并计算了两种材料的能级带隙值。使用紫外-可见吸收光谱技术与荧光光谱技术测量了T3AT和T3AF的线性吸收光谱与荧光光谱,并对两个样品材料的荧光弛豫过程进行了测量表征。通过分析电子云轨道分布变化直观了解了两种材料的电荷转移过程,并基于上述结果对材料的非线性光学性质进行了详细的分析。（2）使用瞬态吸收光谱技术测量得到了T3AT与T3AF在可见光波长范围内的瞬态吸收光谱,并研究了受激粒子的瞬态吸收光谱分布和谱线随延迟时间的变化。通过全局拟合得到了T3AT与T3AF在不同延迟时间下的谱线演化关系,并建立能级模型对演化谱进行分析,得到了材料在不同脉宽下非线性吸收信号的类型与相应的光物理过程。（3）通过Z扫描技术测量得到了T3AT与T3AF在飞秒脉宽532～800 nm多波长下的非线性吸收和折射特性,以及在纳秒脉宽450～650 nm波长下的非线性吸收特性。根据所得实验结果分析了T3AT和T3AF在不同波长下的非线性吸收和折射的响应机制,拟合并计算了这两种材料对应的非线性系数。通过光限幅实验测量得到了T3AT与T3AF在飞秒脉宽560～650 nm波长下的光限幅特性和在纳秒脉宽560～600 nm波长下的光限幅特性。根据光限幅的相关理论得到了T3AT和T3AF的响应起始能流F0、光限幅阈值Fth信息,并详细分析了两种材料在光限幅领域的研究潜力。