非线性光学（non-linear optics），现代光学的一个分支，研究介质在强相干光作用下产生的非线性现象及其应用。研究非线性光学对激光技术、光谱学的发展以及物质结构分析等都有重要意义。常用的二阶<a href="./?mention=非线性光学晶体">非线性光学晶体</a>有<a href="./?mention=磷酸二氢钾">磷酸二氢钾</a>（KDP）、<a href="./?mention=磷酸二氢铵">磷酸二氢铵</a>（ADP）、<a href="./?mention=磷酸二氘钾">磷酸二氘钾</a>（KD*P）、铌酸钡钠等。此外还发现了许多三阶<a href="./?mention=非线性光学材料">非线性光学材料</a>。激光问世之前，基本上是研究弱光束在介质中的传播，确定介质光学性质的<a href="./?mention=折射率">折射率</a>或<a href="./?mention=极化率">极化率</a>是与光强无关的常量，介质的极化强度正比于<a href="./?mention=光波">光波</a>的电场强度E，光波叠加时遵守线性叠加原理（见<a href="./?mention=光的独立传播原理">光的独立传播原理</a> ）。在上述条件下研究光学问题称为线性光学。对很强的激光，例如当光波的<a href="./?mention=电场强度">电场强度</a>可与<a href="./?mention=原子">原子</a>内部的<a href="./?mention=库仑场">库仑场</a>相比拟时，光与介质的相互作用将产生<a href="./?mention=非线性效应">非线性效应</a>，反映介质性质的物理量（如极化强度等）不仅与场强E的一次方有关，而且还决定于E的更高幂次项，从而导致线性光学中不明显的许多新现象。