L’absorption à 3 photons (3PA) est l’absorption simultanée de trois photons de fréquences identiques ou différentes dans le but d’exciter une molécule dans un état donné (habituellement, l’état fondamental) à un état électronique de plus haute énergie. La différence d’énergie entre ces deux états est égale à la somme des énergies des trois photons. L’absorption à trois photons est un processus de troisième ordre de plusieurs degrés de magnitude plus faible que l’absorption à 2 photons. Elle diffère de l‘absorption linéaire  parce qu’elle est proportionnelle à la puissance quatrième de l’intensité de la lumière, ce qui en fait un processus d’optique non linéaire.

Il faut savoir que la section efficace de capture exprimée en (3PA) Three Photon Absorption est donnée en unité (GM) de la physicienne Maria Goeppert Meyer 1931.(prix Nobel).

Une émission de fluorescence par conversion de fréquence par absorption de trois photons a été observée dans une solution de 2,5-benzothiazole 3,4-didécyloxythiène thiophène (BBTDOT) dans du tétrahydrofurane, pompé avec des impulsions laser de 1,06 micron à commutation Q de 10 ns. Le pic spectral de l’émission de fluorescence observée est situé dans la gamme 450-480 nm, et la dépendance de l’intensité de l’émission visible sur l’excitation IR obéit à la loi cubique.

À une concentration de soluté plus élevée (0,18 M/L) et à des niveaux modérés d’intensité d’excitation IR (50-200 MW/cm(2)), un comportement limite optique évident a été observé à la suite de l’absorption de trois photons. Le coefficient d’absorption non linéaire mesuré et la section efficace moléculaire correspondante d’absorption à trois photons sont gamma= 2,7 x 10(-18) cm(3)/W(2) et sigma'(3) = 8,8 x 10(-76) cm(6) s(2), respectivement.

Un laser avec une puissance plus élevée en raison de la section efficace relativement plus petite des colorants pour une excitation à trois photons, qui est de l’ordre , ce qui est beaucoup plus petit que les sections d’excitation à deux photons typiques de ^[7]. Les impulsions ultracourtes sont généralement d’environ 100 fs.