为了有效地测量有机薄膜的双光子吸收截面，针对较薄有机薄膜（约60 μm）和有限激发光源功率，提出了基于非线性透过率测量法的皮秒激光脉冲激发等效多层膜非线性透过率法来实现双光子吸收截面的测量。首先在PC材料基板上旋涂偶氮染料薄膜，将带有偶氮薄膜的PC基板剪切成小块（20 mm× 20 mm），并将5块叠加起来作为测量样品，然后采用LD泵浦的Nd∶YVO4皮秒锁模激光器（脉冲宽度为20 ps、重复频率为56.8 MHz、输出波长为1 064 nm）激发样品。 在实验中，通过测量样品的非线性透过率，拟合偶氮样品的透过率曲线，最终得到了双光子吸收截面（634.2 GM）。与其他测量方法相比，此方法简单、有效。

通过采用时域有限差分法和预估矫正法数值求解麦克斯韦-布洛赫方程, 研究了含时电离对分子材料4,4‘-二甲氨基二苯乙烯的动态双光子吸收截面的影响。研究结果表明, 对周期量级的飞秒脉冲, 介质发生的主要是一步共振双光子吸收, 入射光强较高时出现双光子吸收饱和现象, 入射光强小于双光子吸收饱和光强时介质的双光子吸收截面随入射光强的增大线性减小。在不同的传播距离处, 分子的双光子吸收截面有较大的差别, 因此, 在对不同的实验条件下测得的双光子吸收截面数值进行比较时, 需要考虑样品厚度对实验结果的影响。在同一传播距离处, 随光电离截面取值的增大介质的双光子吸收截面减小。利用飞秒脉冲测量分子的双光子吸收截面时, 通过数值模拟, 讨论了已有解析结果的适用条件。

在从头计算的基础上，利用两态模型对溶剂对N—{4—[(反式)—2—(4—硝基苯基)乙烯基]苯基}—N，N—二苯氨基分子双光子吸收特性的影响进行了理论研究。计算结果表明，溶剂对该分子的双光子吸收截面影响较大，双光子吸收截面随着溶剂极性的增加而增加。

对最近实验室合成的分子材料4,4＇ 二甲氨基二苯乙烯的双光子吸收特性在从头计算的基础上进行了理论研究。理论模型是建立在密度泛函理论的基础上的。利用含时的密度泛函理论来计算分子的非线性光学性质,而溶剂效应则通过自洽响应场方法的极化连续模型来模拟。计算结果表明,三态模型可以很好地给出该分子在低激发态范围内的双光子吸收截面。随着溶剂极性的增加,单光子波长红移,双光子吸收截面增加。双光子吸收截面的大小和实验给出的结果符合得较好。