非線性光學(nonlinearoptics，NLO)是現代光學的一個新領域，是研究在強光作用下物質的響應與場強呈現的非線性關系的科學，這些光學效應稱為非線性光學效應。在眾多的非線性光學效應中，倍頻效應(又稱二階非線性光學效應)是引人注目也是研究得較多的非線性效應。1961年Franken等人利用紅寶石激光器獲得的相干強光(λ=694.3nm)透過石英晶體時，產生了λ=347.2nm的二次諧波，其光波頻率恰好是基頻光頻率的兩倍，即所謂的倍頻效應;從而開創了二階非線性光學及其材料的新領域。自發現倍頻效應以來，非線性光學領域吸引了大批科技工作者，使這一學科得到了發展，在30多年后的今天，非線性光學已經發展成為以量子電動力學、經典電動力學為基礎，結合光譜學、固體物理學、化學等多門學科的綜合性學科。
當較弱的光電場作用于介質時，介質的極化強度P與光電場E成線性關系
非線性光學的迅速發展源于非線性行為的物質載體—非線性光學材料的應用。非線性光學材料在光電通訊、光學信息處理和集成電路等方面有重要的應用。利用諧波產生，參量振蕩與放大，光混頻等效應制造的諸如混頻器、光開關、光信息存儲器、光限制器等元件采用光子代替電子進行數據的采集、存儲和加工，因為光子的開關速度可達到fs級，比電子過程快幾個數量級，因此在光頻下工作可大大增加信息處理的帶寬，如光盤的信息存儲容量就得到了大大的提高。
目前非線性光學的研究主要集中在兩個方面:一是開拓新的理論，探究非線性光學效應的機理，為設計制造出性質優良的非線性光學新材料提供理論依據。二是新型優良的非線性光學材料的制備和應用，在這一領域已經有不少材料投入了實際應用。但是波段紅移和非線性光學系數之間的矛盾，使得非線性光學材料的進一步優化遇到了大大的困難，這一問題的解決，必然會大大推動NLO材料的優化制備與實際應用，因而也成為非線性光學學科中迫切需要解決的焦點問題。
隨著非線性光學材料的迅速發展，新的問題和現象不斷出現，這就要求不斷有新的理論來解釋這些現象，并為材料的設計和制備提供理論依據。對此，人們做了大量的工作，提出了若干理論模型，其中影響較大的有:非諧振子模型、鍵參數模型、雙能級模型、鍵電荷模型和電荷轉移模型等。我國科技工作者也提出了自己的理論，主要有:陰離子基團理論、雙重基元結構模型、二次極化率矢量模型和簇模型理論。
高分子非線性光學材料和金屬有機非線性光學材料就是針對有機NLO材料的熱穩定性低、可加工性不好等不足應運而生的。高分子NLO材料在克服有機材料的加工性能不好和熱穩定性低等方面是十分有效的，若在非線性效應方面再得以優化，將是一類很有前景的新材料。金屬有機NLO材料的研究始于1986年，隨后陸續報道了有關工作，但遺憾的是有些非線性效應很好的材料透光性不好。總的來說其非線性效應介于有機和無機非線性光學材料之間，這一將有機化合物和無機化合物的特性集于一身的設計思想對人們在改良非線性光學材料的性質方面是有很大啟發性的。
目前，多數的工作都集中在二階非線性光學材料上，三階非線性光學材料的研究工作相對少些。與二階非線性光學材料不同，三階非線性光學材料不受化合物結構對稱性的限制，而大的共軛體系是其關鍵因素，因而具有離域大π電子體系的共軛有機分子卟啉、酞青化合物成為三階有機非線性光學材料的研究熱點[6～9]，這是一類有較強的三階有機非線性光學效應的有機材料。關于其他非線性光學材料的研究近來也有報道，隨著對非線性光學材料研究的深入，不斷有新材料涌現出來，但是離實際應用的要求還有一段距離。
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