非线性光学现象只在强光下出现。宏观上说，因为一个介质的极化强度并不是固定的，它正比于光波的电场强度E 。 当光波的电场强度可与原子内部的库仑场相比拟时，光与介质的光与介质的相互作用将产生非线性效应。 所以在激光出现之后才能观察到非线性光学现象。

常用的二阶非线性光学晶体有磷酸二氢钾（KDP）、磷酸二氢铵（ADP）、磷酸二氘钾（KD*P）、铌酸钡钠等等。 

光的波动只是描述光的一种宏观效应。 光在介质中的传播中，与介质发生相互作用，其物理机制必须在光子的层面来描述。 我们知道， 电子吸收光子的能量可以跃迁到更高能级， 降回来原来的能级的时候再发射同样频率的光子。频率不变，这就是线性光学。 

光子并非传统物质，其实光子就不是物质， 你可以把它看成一种能量。 光子的能量 E=hv，v就是光的频率。 但能级有很多等级，在一定的条件下，显然不一定只能回到原来的能级，可以跳到其他能级。 比如说，吸收了两个光子的能量，如果有其他的合适的其他能级可以跳， 它也可以跳到跳到合适的其他能级，所以吸收了两个光子，可以只发射一个光子。 频率显然改变了。 这就是非线性光学现象。 比如说，蓝色光子的频率是两个红色光子频率之和， 吸收了两个红色光子， 在一定条件下，可以只发射一个蓝色光子。 入射的红光出来就变成了蓝光。 

物理中很多简单的数学公式，只不过是对物理现象的一种简单的描述。 非线性光学并非从数学推导出来的。 当然也不可能从任何经典现象类推。 非线性光学，其实是能级量子化的结果。 或者说，是量子力学的结果。其实激光本身，就是一种宏观量子效应。 

但是， 从更高的数学角度， 我们可以看到频率之间有一定的数学关系。这其实正是音乐的数学原理。音乐其实就是数学和物理， 频率之间的数学关系，这就是和声的数学基础。 所谓大三和弦，小三和弦，它们听起来好听，因为它们之间的频率比，都满足一定的数学关系。 不满足的，就是杂音了。 为什么呢？因为我们人类，是按同样的数学关系被创造的，或者进化的。 所以这样的和声和我们引起了共鸣。 ：-））

 另外，福建物质所长的光学晶体非常好，又便宜。  是美国大学和厂家的主要供应商。