20世纪60年代激光器的诞生为非线性光学的迅速发展指明了方向，使之成为现代光学的一个重要分支，并且越来越受到人们的广泛关注。近几十年来，由于非线性光学材料在激光的倍频、混频、参量放大与振荡、集成光学、光学通讯、光束转向、光束畸变消除、图像放大与变换、光信息处理余光信号控制、光受限与阈值监测、全光学连接、光计算机等领域显示出较好的应用前景，探索新型非线性光学材料的研究工作，受到国内外学者广泛关注。与此同时，由于有机分子非线性光学材料具有宽的响应波段、高的光损伤阈值、良好的柔韧性、较低成本以及易于合成、可以进行裁减和修饰等许多无机材料所无法比拟的优点而备受关注。溶剂效应是影响分子非线性光学性质的重要因素。最近，实验及理论工作者发现，极性分子之间的聚集效应对分子双光子吸收性质有重要的影响作用，聚集效应受到人们的广泛关注。　　本文主要基于从头计算的量子化学方法，利用含时密度泛函理论和响应函数方法，研究了一系列有机分子材料线性和非线性光学性质，讨论了分子几何结构及溶剂中聚集效应与双光子吸收性质之间的关系。本文的研究工作分为两大部分:第一部分研究了最近实验合成的一系列有机分子的单光子和双光子吸收性质；第二部分讨论了溶剂中，聚集效应对一维极化分子双光子吸收性质的影响。下面将简要介绍本论文研究的主要内容和结果。　　一、气相下，有机分子的单光子和双光子吸收特性。　　1、以芴为中心的两类有机分子的单光子和双光子吸收特性。在密度泛函理论水平基础上，研究了以芴为中心的两类有机分子的单、双光子吸收性质。首先，在HF水平上优化分子几何结构，其次，利用含时密度泛函理论(DT-DFT)研究分子的单光子吸收性质，并且利用响应函数方法研究了分子的双光子吸收性质。计算结果表明，在低能量范围内，两类分子都具有较好的单光子和双光子吸收强度，分子的光学性质与分子内的电荷转移过程有关。　　2、以芘为中心的一系列多枝分子的单光子和双光子吸收性质。首先，在HF水平上优化分子的几何结构，优化后的分子显示出较好的平面性；其次，利用含时密度泛函理论(TD-DFT)研究了分子的单光子吸收性质，最后利用响应函数方法计算了分子的双光子吸收性质。　　二、聚集效应对分子单光子和双光子吸收性质的影响。　　在实验中，分子非线性光学性质的测量都是在溶剂中进行的，因此，溶质分子处在溶剂中要与周围的分子发生相互作用，对于极性比较强和含有电负性比较强的原子的有机分子之间容易形成氢键，进而通过氢键作用形成超分子，从而影响溶质分子的几何结构和光学性质。　　研究中，选取一种一维不对称的有机极性分子，首先，设计了它们由于聚集效应形成的二聚物和三聚物的几何结构；然后利用含时密度泛函理论计算单光子吸收性质，最后，利用响应函数方法计算了它们的双光子吸收性质。　　本论文分为八章。第一章为综述，简单介绍非线性光学现象，并且回顾了非线性光学和双光子吸收分子材料的研究进展。第二章介绍了研究非线性光学特性的量子化学理论方法，包括玻恩-奥本海默近似、Hartree-Fock近似、密度泛函理论。第三章介绍了近年来基于量子化学从头算法而发展起来的几种计算双光子吸收性质的方法包括态求和方法，少态模型方法，有限场方法和响应函数理论方法。第四章介绍了研究分子的非线性光学性质的溶剂效应时所采用的理论模型和方法。第五章研究以芘为中心的两类有机分子双光子吸收性质。第六章研究以芘为中心的一系列多枝分子的非线性光学性质。第七章研究聚集效应对一维不对称极性分子双光子吸收的影响。第八章进行了总结和展望。