分子の持つ二光子吸収断面積は、二光子吸収効率を表わす値で、遷移双極子モーメントの２乗に比例し（基底状態と励起一重項状態との間の遷移双極子モーメントの２乗、励起一重項状態と二光子励起状態との間の遷移双極子モーメントの２乗にそれぞれ比例し）、他方、励起一重項状態のエネルギーと二光子励起の内の１個の光子エネルギーの差に逆比例する。遷移双極子モーメントを大きくするためには、π共役系の拡張、π共役系の平面性の向上、分子内電荷移動を大きくするなどが指針となっている。二光子吸収断面積の単位はGMである。