由于非线性光学在现代激光技术、光学通讯、数据储存、光信息处理等方面显示出诱人的应用前景，近几十年来寻找非线性光学特性强而响应速度快的新型材料成为非线性光学领域的主要研究课题之一。在实验上，有机分子材料由于具有大的非线性光学系数、宽的响应波段、良好的柔韧性、高的光损伤阈值和较低成本，以及易于合成、可以进行裁减和修饰等特点而倍受实验工作者的青睐。在理论研究方面，由于从头计算量子化学理论方法的迅速发展，使得对分子材料非线性光学性质的理论研究也得以迅速发展。理论研究不仅可以预测现有分子材料的各种非线性光学性质，而且还可以从理论上设计新型的分子材料，给实验合成以理论指导。 近年来，有机分子材料的研究有了很大突破，人们合成了若干具有强非线性光学性质的有机分子材料，初步揭示了有机分子材料结构与性质之间的关系。有机二苯并噻吩衍生物分子材料和以嘧啶为母体的有机分子作为新型的非线性光学材料，展现了优异的非线性光学特性，但对有机分子材料结构与性质之间的关系还需进行系统的理论研究。 本论文主要是基于从头计算的量子化学理论和计算方法，研究了一系列实验室合成的有机分子的线性和非线性光学性质。讨论了分子结构和光学性质之间的关系，利用PCM溶剂模型研究了溶剂效应对分子非线性光学性质的影响。本文研究的主要内容和结果如下： 在含时密度泛函理论基础上研究了二苯并噻吩衍生物和以嘧啶为母体的系列有机分子在气相和不同溶剂中的非线性光学性质。首先在密度泛函理论水平上对这一系列分子进行优化，考虑溶剂效应时采用PCM模型对分子在不同溶剂中进行几何结构的优化。然后用响应函数方法基于DFT水平计算了衍生物分子的双光子吸收情况，最后计算了这系列分子的电荷转移情况。 本论文分为七章。第一章为综述，简单介绍了非线性光学以及非线性光学材料的研究进展。第二章介绍了量子化学的理论方法包括从头计算方法、波恩-奥本海默近似、Hartree-Fock近似、密度泛函理论等。第三章介绍了近年来计算非线性光学性质常用的计算方法，包括态求和方法、少态模型方法、响应函数方法。第四章介绍了溶剂效应两种模型：离散模型和连续介质模型。第五章介绍了二苯并噻吩的研究过程和计算结果，对结果进行了讨论，并和已有的实验测量结果进行了比较。第六章介绍了以嘧啶为母体的系列分子的非线性光学性质。第七章是总结和展望。