双光子吸收是一种三阶非线性光学效应,指物质同时吸收两个光子,经过一个虚中间态跃迁到激发态的过程。双光子吸收材料在荧光显微与成像、三维精密加工、三维数据存储、光限幅、双光子上转换激射、光动力学治疗等很多领域具有潜在的应用,已成为国内外光电功能材料的研究热点之一。本论文设计并合成了系列新型均三嗪枝状化合物,用FT–IR、¹H NMR、¹³C NMR和HRMS表征了结构;研究了其在不同极性溶剂中的线性吸收、单光子荧光、双光子吸收和双光子荧光性能;系统探讨了分子结构与光物理性能之间的关系,获得了较深入的构效关系认识。以乙醇、乙腈和氯化氢气体为原料,合成乙酰亚胺乙酯,再通过三聚反应制得三甲基均三嗪;三甲基均三嗪分别与4-（二苯基氨基）苯甲醛、9-乙基-9H-咔唑-3-甲醛、10-乙基-10H-吩噻嗪-3-甲醛、噻吩-2-甲醛和3,4-二甲氧基苯甲醛发生缩合反应,合成3个新的均三嗪单枝化合物（BA-1、KZ-1、FQ-1）,以及2个新的对称型均三嗪双枝化合物（SF-2、JY-2）;其中3个芳香醛中间体4-（二苯基氨基）苯甲醛、9-乙基-9H-咔唑-3-甲醛和10-乙基-10H-吩噻嗪-3-甲醛是以三苯胺、9-乙基-9H-咔唑和10H-吩噻嗪为原料,通过Vilsmeier反应合成。以对苯二甲醚、多聚甲醛和氢溴酸为原料,经过Blanc反应,再与六亚甲基四胺发生Sommelet反应,合成2,5-二甲氧基对苯二甲醛（Q2）,然后Q2分别与4-甲基吡啶和1,2-二甲基-1H-苯并咪唑发生单边缩合,生成2,5-二甲氧基-4-[（1E）-2-（4-吡啶基）乙烯基]苯甲醛（BDQ）和4-[（1E）-2-（1-甲基-1H-苯并咪唑-2-基）乙烯基]-2,5-二甲氧基苯甲醛（JMQ）;均三嗪单枝化合物BA-1和KZ-1分别与BDQ和JMQ通过单边或双边缩合反应,合成4个新的不对称型均三嗪双枝化合物（BA-B2、BA-M2、KZ-B2、KZ-M2）,以及4个新的不对称型均三嗪三枝化合物（BA-B3、BA-M3、KZ-M3、KZ-M3）。研究了上述合成的均三嗪衍生物在不同极性溶剂中的线性吸收和单光子荧光性能。其最大吸收波长为355–444 nm,摩尔吸光系数为1.340×10³–2.045×10⁴mol^-1 L cm^-1,单光子荧光发射波长为402–594 nm,斯托克斯位移为2599–7439cm^-1,BA-1展示出了最大的荧光量子产率,为0.56。系统探索了化合物结构与线性光学性能之间的关系,结果表明:所有化合物的最大线性吸收波长在不同极性的溶剂中的变化都很小。但是随着溶剂极性增大,单光子荧光发射波长和斯托克斯位移都表现出明显的红移。另一方面,随着化合物枝链数目的增加,最大线性吸收波长和单光子荧光发射波长都产生红移,摩尔吸光系数和单光子荧光强度显著增加。除KZ-1,JY-2和SF-2外,其余化合物的荧光量子产率都随着溶剂极性增大而减小;JY-2和SF-2的荧光量子产率随着溶剂极性变化不大;而KZ-1的荧光量子产率则随着溶剂极性增大而增大。以钛蓝宝石飞秒激光器为光源,采用双光子诱导荧光法,研究了均三嗪衍生物在两种溶剂中的双光子吸收和双光子荧光性能,验证了双光子吸收机理。这些化合物均具有强烈的双光子荧光和较大的双光子吸收截面,其中,KZ-B3的双光子吸收截面达到了803 GM。系统探索了化合物结构与非线性光学性能之间的关系,结果表明:由于重吸收效应,所有化合物的双光子荧光发射波长与单光子相比都有明显的红移。随着化合物枝链数目的增加,双光子荧光发射波长发生红移。增加分子内枝链的个数和枝链间的耦合效应,增加电子供体/受体的供/吸电子能力,增加分子的有效共轭长度,增大分子结构的共平面性,能显著提高分子内电荷转移程度,从而增大双光子吸收截面,有利于获得性能良好的双光子吸收材料。