1、20世紀60年代激光器的誕生為非線性光學的迅速發(fā)展指明了方向，使之成為現(xiàn)代光學的一個重要分支，并且越來越受到人們的廣泛關(guān)注。近幾十年來，由于非線性光學材料在激光的倍頻、混頻、參量放大與振蕩、集成光學、光學通訊、光束轉(zhuǎn)向、光束畸變消除、圖像放大與變換、光信息處理余光信號控制、光受限與閾值監(jiān)測、全光學連接、光計算機等領(lǐng)域顯示出較好的應(yīng)用前景，探索新型非線性光學材料的研究工作，受到國內(nèi)外學者廣泛關(guān)注。與此同時，由于有機分子非線性光學材料具有寬

2、的響應(yīng)波段、高的光損傷閾值、良好的柔韌性、較低成本以及易于合成、可以進行裁減和修飾等許多無機材料所無法比擬的優(yōu)點而備受關(guān)注。溶劑效應(yīng)是影響分子非線性光學性質(zhì)的重要因素。最近，實驗及理論工作者發(fā)現(xiàn)，極性分子之間的聚集效應(yīng)對分子雙光子吸收性質(zhì)有重要的影響作用，聚集效應(yīng)受到人們的廣泛關(guān)注。
　　本文主要基于從頭計算的量子化學方法，利用含時密度泛函理論和響應(yīng)函數(shù)方法，研究了一系列有機分子材料線性和非線性光學性質(zhì)，討論了分子幾何結(jié)構(gòu)及溶劑中

3、聚集效應(yīng)與雙光子吸收性質(zhì)之間的關(guān)系。本文的研究工作分為兩大部分:第一部分研究了最近實驗合成的一系列有機分子的單光子和雙光子吸收性質(zhì)；第二部分討論了溶劑中，聚集效應(yīng)對一維極化分子雙光子吸收性質(zhì)的影響。下面將簡要介紹本論文研究的主要內(nèi)容和結(jié)果。
　　一、氣相下，有機分子的單光子和雙光子吸收特性。
　　1、以芴為中心的兩類有機分子的單光子和雙光子吸收特性。在密度泛函理論水平基礎(chǔ)上，研究了以芴為中心的兩類有機分子的單、雙光子吸收性質(zhì)

4、。首先，在HF水平上優(yōu)化分子幾何結(jié)構(gòu)，其次，利用含時密度泛函理論(DT-DFT)研究分子的單光子吸收性質(zhì)，并且利用響應(yīng)函數(shù)方法研究了分子的雙光子吸收性質(zhì)。計算結(jié)果表明，在低能量范圍內(nèi)，兩類分子都具有較好的單光子和雙光子吸收強度，分子的光學性質(zhì)與分子內(nèi)的電荷轉(zhuǎn)移過程有關(guān)。
　　2、以芘為中心的一系列多枝分子的單光子和雙光子吸收性質(zhì)。首先，在HF水平上優(yōu)化分子的幾何結(jié)構(gòu)，優(yōu)化后的分子顯示出較好的平面性；其次，利用含時密度泛函理論(TD

5、-DFT)研究了分子的單光子吸收性質(zhì)，最后利用響應(yīng)函數(shù)方法計算了分子的雙光子吸收性質(zhì)。
　　二、聚集效應(yīng)對分子單光子和雙光子吸收性質(zhì)的影響。
　　在實驗中，分子非線性光學性質(zhì)的測量都是在溶劑中進行的，因此，溶質(zhì)分子處在溶劑中要與周圍的分子發(fā)生相互作用，對于極性比較強和含有電負性比較強的原子的有機分子之間容易形成氫鍵，進而通過氫鍵作用形成超分子，從而影響溶質(zhì)分子的幾何結(jié)構(gòu)和光學性質(zhì)。
　　研究中，選取一種一維不對稱的有機

6、極性分子，首先，設(shè)計了它們由于聚集效應(yīng)形成的二聚物和三聚物的幾何結(jié)構(gòu)；然后利用含時密度泛函理論計算單光子吸收性質(zhì)，最后，利用響應(yīng)函數(shù)方法計算了它們的雙光子吸收性質(zhì)。
　　本論文分為八章。第一章為綜述，簡單介紹非線性光學現(xiàn)象，并且回顧了非線性光學和雙光子吸收分子材料的研究進展。第二章介紹了研究非線性光學特性的量子化學理論方法，包括玻恩-奧本海默近似、Hartree-Fock近似、密度泛函理論。第三章介紹了近年來基于量子化學從頭算法而