非线性光学（NLO）材料在光信息处理、光通信等领域发挥着重要作用。为了满足社会发展需要,科研工作者致力于寻找稳定性、透明性、非线性光学性能良好的NLO活性分子,设计合成性能优越的新型NLO材料。薁纳米链分子是一类特殊的结构,广泛应用于物理、光学及化学领域。近日,实验中已经合成出不同的薁链,关于薁链的研究应用也越来越多。薁环自身具有极性,从七元环到五元环的电荷转移产生了从七元环到五元环的偶极为1.05 Debye。计算发现,薁环也有NLO活性。本论文基于薁环,构建了10种薁纳米链,首次发现薁链的NLO性能。本工作以具有特殊光电性质的薁环作为研究对象,构造不同连接方式和不同链长的薁纳米链状分子,选择性引入一对硝基氨基,构成D-π-A型结构。用密度泛函理论B3LYP方法,6-31G（d,p）基组基于Gaussian09程序优化得到稳定构型。用半经验方法ZINDO结合态求和方法（Sum-Over-States）计算体系电子光谱及二阶NLO性质。研究薁链NLO响应最优结构,并考虑一对氨基硝基和一个氨基、一个硝基对薁链对分子性能的影响规律,探明D-π-A型分子中电子供体、受体和Π共轭桥的相互影响规律,为实验合成及NLO材料的推广设计提供最优化理论依据。本论文研究内容由两部分组成。第一部分（第三章）基于薁环设计了十种不同π共轭的结构,每种结构都沿链长方向增加长度。研究薁链结构的稳定性、电子光谱、基态偶极、静态第一超极化率、二维二阶光学谱图等性质随链长的变化规律。分析不同薁构型及不同长度薁纳米链的电子结构及其非线性光学性质之间的关系。结果表明,随着链长增加,分子偶极增大,但各分子的动力学稳定性降低,电子光谱中吸收峰整体移红,不同结构的静态第一超极化率也随分子链长的增加呈现明显变化。通过分析比较,兼顾稳定性和二阶非线性光学性质,找出了比较理想的结构及最优的长度的分子,并总结出动力学稳定且具有优良非线性光响应的分子结构特征,为进一步优化和设计优质NLO材料提供理论基础。第二部分（第四章）在前文挑出较好的结构中引入一对氨基硝基,通过改善D-π-A结构研究二阶非线性光学响应规律,并分析硝基氨基对薁链结构的作用。值得注意的是,在结构10中长度n=4时候的分子ab-46,引入硝基氨基发现其非线性光学效应有异常的规律。研究各的结构的稳定性和NLO性质,进行了详细的讨论和研究,重点讨论结构ab-46电子光谱及NLO性质。