从20世纪60年代开始随着激光技术的出现和发展,非线性光学作为一门崭新的学科分支应运而生,并成为光学学科中最为活跃和重要的前沿领域之一。光与物质相互作用的实质是非线性的。经过五十多年的研究,非线性光学飞速发展,并逐渐在许多高新技术领域得到广泛应用,例如激光技术、信息处理与存储技术、光通讯和集成光学与光电子学等。在非线性光学材料中有机分子材料与传统的无机材料相比,展现出了非线性光学系数大、介电常数低、响应速度快、光学损伤阈值高和降低聚合物器件的开关能量等诸多优点,而且有机分子结构多变,易于设计并合成特定功能的有机分子材料,因此,近年来有机非线性光学材料的合成及其应用成为了一个重要的研究领域。方酸衍生物具有一个缺电子中央四元环环丁烯基和两个给电子基团,形成了独特的电子D-A-D结构,分子内存在很大程度的电荷分离,由此它作为一种良好的有机非线性光学材料引起了广大理论和实验工作者的关注。现阶段基于从头算的量子化学方法被广泛地应用到非线性光学性质的理论研究中,它能很好地预测并解释分子体系的各种非线性光学性质,为设计和实验合成出新型分子材料提供了有益的指导。通常实验测量和实际应用在高浓度溶剂环境下进行,因此分子间相互作用对光学性质的影响不容忽视,有必要考虑溶剂效应和聚集效应。为能更好地研究这些效应,近年来发展了量子化学和分子动力学模拟相结合的方法。目前利用这两种方法对有机分子非线性光学性质的研究还不多见,有必要对诸多有机分子体系进行全面深入地研究。　　本论文利用量子化学和分子动力学模拟方法,系统地研究了氢键对方酸类衍生非线性光学性质的影响,考虑了溶剂效应和聚集效应,详细地讨论了分子结构参数与光学性质之间的关系。下面简要介绍本论文的主要研究内容和结果。　　一、氢键对SQ方酸分子双光子吸收性质的影响。　　在杂化密度泛函理论B3LYP水平上,计算了SQ分子的单双光子吸收性质和电荷转移情况,研究了分子内氢键对方酸衍生物光学性质的影响。计算了SQ二聚体和SQ与溶剂分子构成的超分子结构的单双光子吸收性质,研究了分子间氢键对体系光学性质的影响。计算结果表明,分子内氢键的存在促进了分子内的电荷转移,大大提高了SQ分子的双光子吸收性质。但是分子间氢键引起的聚集,影响了分子内的电荷转移,从而导致大部分二聚体的双光子吸收截面相对单体有所减小。溶质与溶剂分子间的氢键对 SQ分子的单双光子吸收峰的峰值和峰位均产生了较大影响。　　二、聚集对OHSQ方酸分子双光子吸收性质的影响　　采用分子动力学模拟方法考察了OHSQ分子在溶液中的聚集方式,在此基础上,应用量子化学方法计算了分子单体和二聚体的单双光子吸收性质,研究了氢键和由氢键引起的分子聚集对体系光学性质的影响。研究结果表明,分子内氢键促进了分子内的电荷转移,使单体M1具有较好的双光子吸收性质。二聚体和单体在同一波长范围内存在较强的吸收。分子间聚集一方面引起吸收带的展宽,另一方面增强或削弱了聚集体的双光子吸收性质。实验上,通常可以通过各种手段来改变分子体系的聚集形式,从而大大提高分子材料的非线性吸收性质。根据我们的计算结果,对于该体系,要获得聚集增强的双光子吸收响应,可采取“面对面”由两个氢键相连的D1聚集形式。　　本论文共分六章,第一章综述,简单介绍了非线性光学现象的实质、发展和应用,紧接着介绍了双光子吸收的基本概念、特点、发展现状以及双光子吸收分子材料的分类;第二章介绍了有机分子材料光学性质的计算方法,包括含时微扰理论和响应理论方法;第三章主要介绍了密度泛函理论和分子动力学模拟方法;第四章用二次响应理论方法在B3LYP泛函下研究了氢键对SQ方酸分子双光子吸收性质的影响;第五章利用量子化学与分子动力学模拟相结合的方法研究了聚集对OHSQ方酸分子双光子吸收性质的影响。第六章对本论文的工作进行了总结与展望。