本文研究了在激光安全防护、高分辨荧光显微术、光动力学治疗等方面有着重要应用价值的多光子吸收有机材料，测量了具有不同构型结构分子的多光子吸收特性，分析了其分子构型与多光子吸收非线性光学性质之间的关系。　　 论文的主要工作如下：　　 首先设计了分别针对纳秒激光和飞秒激光的多光子吸收实验装置，为后续测量参数的比较提供了依据。并且在多光子吸收的实验研究过程中，我们推导出了适合高斯光束的非线性透过率法三光子吸收系数拟合公式。　　 然后采用非线性光学实验方法，以多个系列的一维直链型分子内电荷转移有机化合物为研究对象，分析了这类有机分子多光子吸收特性与其构型的关系。实验结果表明，直链型推拉结构D-π-A分子、或对称结构D-π-D(A- π-A)分子，其多光子吸收性能受推（拉）电子基团强度、共轭链长度、分子平面性、分子内电荷转移程度、溶剂效应等因素影响，其中多个新型结构的直链分子具有较大的多光子吸收截面。在一维直链型分子的基础上，对多枝有机分子的多光子吸收特性进行了研究。给出了一系列以N原子为中心的三分枝分子和一系列以1,3,5-三嗪环为中心的三分枝分子的双光子吸收特性及构型关系。比较了不同结构对双光子吸收截面的影响：包括核——枝结构；单枝、双枝、三枝结构的非线性吸收贡献比例和协同增强效应。　　 最后通过二氧化硅微球包裹CSPI染料，比较其前后的双光子荧光，初步研究并展示了利用CSPI实现生物细胞荧光标记的实验及其效应。　　 本论文以实验为主，研究了23个有机化合物分子的多光子吸收特性及在光限幅、荧光显微等方面的应用，利用各类化合物对应的二能级、三能级等模型研究了有机分子的多光子吸收性质与其分子构型的关系。研究结果可以有助于今后的多光子吸收有机分子结构设计，提高目标物多光子吸收性能，促进有机多光子吸收材料的实际应用。