Ca²⁺作为细胞内的信息传递物质，它起着调节许多重要细胞功能的作用。作为第二信使，Ca²⁺参与生物信号的跨膜传递，介导细胞对外界刺激的应答等等。因而，准确测定活细胞内游离钙离子的浓度和其动态变化已经成为化学、生命科学和基础临床医学中的一个非常重要的研究领域，也是有机合成化学发展的一个热点方向。荧光探针在细胞内游离钙离子测定中的应用，为细胞内钙离子的研究提供了一条简便、快捷、高效的途径。但是传统的荧光探针由于采用单光子激发，会有很多的缺陷，包括透射性低，对活体组织细胞有伤害，存在细胞本底荧光和光漂白现象影响观测等。但是双光子激发的荧光探针可以很好的避免这些负面影响，红外或者近红外光进行激发，能较好的保护细胞尽量避免对细胞的损坏，还能除去细胞本底荧光的影响，同时具有良好的穿透性。还可以有效的提高空间分辨率，解决了生物组织中深层物质的成像问题。双光子荧光探针已经成为用于生物研究的小分子探针的发展趋势。鉴于双光子荧光探针的优点和传统钙离子探针的缺点，本论文设计合成了新型的双光子钙离子荧光探针，并对其进行一系列的光学表征，研究了探针与钙离子相互作用后的光学性质，以及一种咔唑类共轭聚合物对其荧光识别的影响。本论文的主要内容如下：1、合成了一种含有BAPTA结构的具有双光子性能的钙离子荧光探针，和具有强荧光性能的聚合物。主要使用Vilsmeier和Wittig反应合成目标化合物。利用核磁共振，红外光谱等鉴定了物质的结构。2、研究了化合物在水、乙醇、乙腈、DMF和丙酮中的紫外吸收光谱和荧光光谱，并计算了相应的量子产率及双光子吸收截面；化合物与不同金属离子相互作用后的紫外吸收光谱和单光子荧光光谱；测试还得知化合物的pH稳定性能良好；化合物与不同浓度的钙离子相互作用后的紫外吸收光谱和单光子荧光光谱；以800nm作为激发光源，测试化合物与不同浓度的钙离子相互作用的双光子荧光光谱。3、研究了掺杂聚合物后对探针的紫外吸收、单光子及双光子光谱的影响，确定了不同情况下最佳的聚合物使用浓度。