Chemicy opracowały ogromne doświadczenie w projektowaniu i Syntetyzujące cząsteczek barwnika, które efektywnie absorpcji światła o określonej długości fali. Cząsteczki takie zdecydowanie pochłaniania zostały użyte dla wielu aplikacji, w tym barwienie, fotografia, rozpoczęcia reakcji chemicznych i optyczne filtrowania. Prawdopodobieństwo cząsteczki absorpcyjnego pojedynczy foton jest proporcjonalna do natężenia światła wejściowe. z wystarczająco intensywne światło, takich jak wiązki laserowej, istnieje możliwość cząsteczki wchłonąć jednocześnie dwóch fotonów, każdy z około połowa energetycznego (dwukrotnie długości fali, λ) zwykle wymaganych do osiągnięcia wzbudzony. Ten proces dwu foton absorpcji jest bardzo słabe względem jednej foton wzbudzenia. Prawdopodobieństwo cząsteczki pochłaniające fotonów dwa równocześnie jest proporcjonalna do kwadratu intensywność światła wejściowe. Zaliczek w ostatnich latach dostarczyły racjonalne podstawy projektowania efektywne absorbujące foton dwóch cząsteczek i wykazały ich stosowania w fotonika, materiałoznawstwa i biologii.