光谱探测技术已经广泛应用于现在的物理实验中，对于探测物质的微观结构和内在动力学过程具有重要的价值。普遍的光谱技术有核磁共振、一维红外光谱技术、二维红外光谱技术和二维飞秒光谱技术等等，相应的理论研究显得尤为重要，本文，就是立足两种光谱理论，进行了大量研究。第一章是绪论部分，主要简介了非线性光谱学的基础知识，其中首先介绍了非线性光谱学理论的产生，然后对非线性光学响应进行了说明，最后提出了关于分子聚合物的波动激子哈密顿量。这些为下一章的理论介绍提供了基础。第二章首先介绍了二维非线性光谱理论中的一种，高斯波动的累积量展开理论，这一理论包含了两种哈密顿量情况，一种是哈密顿量只有对角元有数值而非对角元都为零的情况。另一种是不但对角元有数值而且非对角元也有数值的情况。这两种情况能够解决不同的问题。接着，利用了累积量展开理论，对中药穿山甲进行了研究，由于中药穿山甲是混合物，所以我们将其中的有效药物基团假定为不同的简正模式，各个简正模式之间又存在着相互作用，然后将其一维实验光谱的信息提取出来，应用到建立的简正模式的哈密顿量中，随后将哈密顿量利用累积量展开进行计算，得到了中药穿山甲的光学响应表达式，并且通过计算机模拟，画出了中药穿山甲的二维非线性光谱图像，通过与清华大学孙素琴教授的实验光谱图像的比对，从中提取出了中药穿山甲的微观结构信息，包括穿山甲的能谱信息以及各简正模式的偶极分布。第三章主要介绍了另外一种非线性光谱理论，非线性激子方程理论。这一理论与累积量展开理论不同，它没有通过直接求解哈密顿量算符来解决问题，而是通过求解激子算符的方法来得到理想的结果，大大简化了计算量。紧接着理论介绍之后，我们首先利用非线性激子方程理论对中药冬虫夏草进行了研究。通过观察其一维光谱图，得到相应的哈密顿量中各个简正模式的能量，随后使用非线性激子方程理论进行计算，进而获得时域下的光学响应表达式，然后利用计算机傅里叶变换，得到了频域下的光学响应数据，利用画图软件，最终实现了五张二维光谱模拟图像，并对图像进行了详细的分析。最后，同样利用非线性激子方程理论，对中药陈皮进行了模拟研究，得到了两张二维光谱图和两张三维光谱图像。得到的中药陈皮的理论研究结果也较好的与实验光谱吻合，从而得到了关于中药陈皮的结构信息，为进一步对中药的研究提供了帮助。同时，也证明了非线性理论模拟可以被应用于不同能级的中药材的研究中，这为科学研究我国中药提供了一种崭新的思路。第四章是文章的展望与总结部分，总结了两种非线性光谱理论的应用成果。并展望了其在中药研究领域的价值。