Chimistes ont développé une expertise considérable dans la conception et la synthèse de molécules de colorant qui absorbent efficacement la lumière d'une longueur d'onde déterminée. Ces molécules absorbants fortement ont été utilisés pour de nombreuses applications, y compris la teinture, la photographie, l'initiation de réactions chimiques et de filtrage optique. La probabilité qu'une molécule absorbe un photon est proportionnel à l'intensité du faisceau d'entrée. Avec une lumière suffisamment intense, comme un faisceau laser, il est possible qu'une molécule d'absorber simultanément deux photons, chacune d'environ moitié de l'énergie (deux fois la longueur d'onde, λ) normalement requis pour atteindre un état excité. Ce processus d'absorption biphotonique est intrinsèquement faible par rapport à un photon d'excitation. La probabilité d'une molécule absorbant simultanément les deux photons est proportionnelle au carré de l'intensité du faisceau d'entrée. Progrès ces dernières années ont fourni une base rationnelle pour la conception de molécules de deux photons-absorbant efficaces et ont démontré leur demande en photonique, science des matériaux et la biologie.