非線性光學(xué)材料就是那些光學(xué)性質(zhì)依賴(lài)于入射光強(qiáng)度的材料，非線性光學(xué)性質(zhì)也被稱(chēng)為強(qiáng)光作用下的光學(xué)性質(zhì)，主要因?yàn)檫@些性質(zhì)只有在激光這樣的強(qiáng)相干光作用下才表現(xiàn)出來(lái)。
　　
　　簡(jiǎn)介
　　
　　利用非線性光學(xué)晶體的倍頻、和頻、差頻、光參量放大和多光子吸收等非線性過(guò)程可以得到頻率與入射光頻率不同的激光，從而達(dá)到光頻率變換的目的。
　　
　　這類(lèi)晶體廣泛應(yīng)用于激光頻率轉(zhuǎn)換、四波混頻、光束轉(zhuǎn)向、圖象放大、光信息處理、光存儲(chǔ)、光纖通訊、水下通訊、激光對(duì)抗及核聚變等研究領(lǐng)域。
　　
　　我國(guó)在非線性光學(xué)晶體研制方面成績(jī)，某些晶體處于世界地位。
　　
　　選材依據(jù)
　　
　　選擇非線性光學(xué)材料的主要依據(jù)有以下幾方面：①有較大的非線性極化率。這是基本的但不是*的要求。由于目前激光器的功率可達(dá)到很高的水平，即使非線性極化率不很大，也可通過(guò)增強(qiáng)入射激光功率的辦法來(lái)加強(qiáng)所要獲得的非線性光學(xué)效應(yīng)；②有合適的透明程度及足夠的光學(xué)均勻性，亦即在激光工作的頻段內(nèi)，材料對(duì)光的有害吸收及散射損耗都很?。虎勰芤砸欢ǚ绞綄?shí)現(xiàn)位相匹配（見(jiàn)光學(xué)位相復(fù)共軛）；④材料的損傷閾值較高，能承受較大的激光功率或能量；⑤有合適的響應(yīng)時(shí)間，分別對(duì)脈寬不同的脈沖激光或連續(xù)激光作出足夠響應(yīng)。
　　
　　非線性光學(xué)材料的分類(lèi)
　　
　　二階非線性光學(xué)材料
　　
　　二階非線性光學(xué)材料大多數(shù)是不具有中心對(duì)稱(chēng)性的晶體。常用于光學(xué)倍頻、混頻和光學(xué)參量振蕩等效應(yīng)的晶體材料有兩大類(lèi)。一類(lèi)是氧化物晶體，典型的如磷酸二氫鉀(KDP)、磷酸二氘鉀(KD*P)、磷酸二氫銨(ADP)、碘酸鋰、鈮酸鋰等。這一類(lèi)比較適宜于工作在可見(jiàn)光及近紅外頻段。另一類(lèi)是半導(dǎo)體晶體，典型的如碲和淡紅銀礦(Ag3AsS3)等。后一類(lèi)更適宜于工作在中紅外頻段。
　　
　　三階非線性光學(xué)材料
　　
　　三階非線性光學(xué)材料的范圍很廣。由于不受是否具有中心對(duì)稱(chēng)這一條件的限制，這些材料可以是氣體、原子蒸氣、液體、液晶、等離子體以及各類(lèi)晶體、光學(xué)玻璃等，從其產(chǎn)生三階非線性極化率的機(jī)制來(lái)說(shuō)也可以很不相同。有些來(lái)源于原子或分子的電子躍遷或電子云形狀的畸變；有些來(lái)源于分子的轉(zhuǎn)向或重新排列；有些來(lái)源于固體的能帶之間或能帶以?xún)?nèi)的電子躍遷；有些來(lái)源于固體中的各種元激發(fā)，如激子、聲子、各種極化激元等的狀態(tài)改變。常見(jiàn)的三階非線性光學(xué)材料有：①各種惰性氣體，通常用于產(chǎn)生光學(xué)三次諧波、三階混頻，以獲得紫外波長(zhǎng)的相干光。②堿金屬和堿土金屬的原子蒸氣,如Na、K、Cs原子及Ba、Sr、Ca原子等，通常用于產(chǎn)生共振的三階混頻、受激喇曼散射、相干反斯托克斯喇曼散射等效應(yīng)（見(jiàn)受激光散射），以實(shí)現(xiàn)激光在近紅外、可見(jiàn)及紫外波段間的頻率變換及頻率調(diào)諧。③各種有機(jī)液體及溶液，如CS2、硝基苯、各種染料溶液等,這些介質(zhì)由于有較大的三階非線性極化率，常用來(lái)進(jìn)行各種三階非線性光學(xué)效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)觀測(cè)，例如光學(xué)克爾效應(yīng)、受激布里淵散射、簡(jiǎn)并四波混頻及光學(xué)位相復(fù)共軛效應(yīng)、光學(xué)雙穩(wěn)態(tài)效應(yīng)等都曾先后在這類(lèi)介質(zhì)中進(jìn)行過(guò)實(shí)驗(yàn)研究。④在液晶相及各向同性相中的各種液晶。由于液晶分子的取向排列有較長(zhǎng)的弛豫時(shí)間，故液晶的各種非線性光學(xué)效應(yīng)有自己的特點(diǎn)，引起人們特殊的興趣。例如曾用以研究光學(xué)自聚焦及非線性標(biāo)準(zhǔn)具等效應(yīng)的瞬態(tài)行為。⑤某些半導(dǎo)體晶體。zui近發(fā)現(xiàn)有些半導(dǎo)體，如lnSb，在紅外區(qū)域有非常大的三階非線性極化率，適合于做成各種非線性器件，例如光學(xué)雙穩(wěn)器件。