Химики разработали огромный опыт в проектировании и обобщения красителях молекулы, которые эффективно поглощают свет указанной длины волны. Такие сильно впитывающих молекулы были использованы для многих приложений, включая крашение, фотографии, начало химических реакций и оптической фильтрации. Вероятность поглощения молекул одного фотона пропорциональна интенсивности ввода луча. С достаточно интенсивного света, такие как лазерный луч, это возможно для молекулы поглощать одновременно два фотона, каждый из примерно половина энергии (дважды длины волны, λ) обычно требуется достичь возбужденное состояние. Этот процесс поглощения фотонов двух неразрывно слабых к одному Фотон возбуждения. Вероятность молекулы, поглощая одновременно два фотона пропорциональна квадрату интенсивности ввода луча. Достижения в последние годы рациональной основой для разработки эффективного поглощения фотонов двух молекул и продемонстрировали их применение в фотоники, материаловедения и биологии.