20世纪60年代激光器问世之前，除已发展了各种光学介质材料外，还发现了在电、磁、声等外场作用下能对光波具有调制、偏转、隔离功能，但不会改变光波频率（颜色）的一些线性光学功能材料，如电光材料、磁光材料和声光材料等。激光发现后，应用电光、磁光和声光材料迅速开发出各种能控制激光束的器件，促使激光光电子技术的发展。1961年，P.A.弗兰肯发现石英晶体对红宝石激光的倍频效应，首先将红色激光转换成紫外激光。接着利用各种新发现的二阶非线性光学材料，将最实用的钕固体激光器的近红外激光通过和频、差频以及参量振荡成功地转换成绿光、355纳米紫外光甚至212纳米真空紫外激光；并实现了从紫外、可见到中红外的各种可调谐激光光源，进一步推动了激光光电子技术的发展。现已发现许多二阶以及三阶的非线性光学材料，并实现了对激光束的光学相位共轭、光学双稳、光束自调制、自聚焦和各种受激光散射等非线性光学现象。

材料的光学性质在理论上归因于光电场感生的材料极化。当光强较弱时，感生光极化与光电场呈线性关系，由此表现出传统光学中透射、折射、反射、色散等线性光学性质。在这种范畴中应用的光学材料称线性光学材料，也称光学介质材料。当光学介质受强电、磁、声场作用时，光极化亦会有微弱改变；特别当入射光波为相干性好的激光束时，材料的光学性能会受外场控制而改变，产生电光、磁光和声光等线性光学效应，实现外场对激光束的有效控制。具有这些功能的光学材料称为线性光学功能材料。当入射光强度达到1万瓦/厘米²以上时，相应光电场可以与材料原子间作用电势相近或更高，光极化就表现出非线性，产生与光电场二次方或三次方等高阶光极化。材料中会存在显著的二阶或三阶混频，造成光波频率改变。这种在强光下光极化表现明显非线性的光学材料称为非线性光学功能材料，可细分为二阶非线性光学材料和三阶非线性光学材料。

已发现的光学功能材料种类丰富，有惰性分子气体、金属蒸气、有机液体、液晶，也有固态晶体、非晶态陶瓷、玻璃和薄膜或超晶格材料等，习惯上常按其功能或实际应用来分类。按与光的强度的相互关系，通常分为线性光学功能材料和非线性光学功能材料。

　　实用线性光学功能材料有电光材料、光折变材料、声光材料和磁光材料4种，主要是一些晶态或玻璃态固体。它们可以用外场来控制激光束强度、偏振态和传输方向，改善激光器的脉宽和模式，也可用于光信息存储和光学信息处理，是应用很广的光学功能材料。

　　实用二阶非线性光学材料是激光频率转换材料，主要是一些不具有对称中心结构的晶体材料，有倍频晶体、混频晶体和光学参量振荡晶体，用于改变激光的波长。是应用最广的光学功能材料。

三阶非线性光学材料的范围很广。各种惰性气体已经产生激光三次谐波和三阶混频；碱金属或碱土金属原子蒸气已产生各种受激光散射；二硫化碳和硝基苯等有机液体有大的三阶非线性极化效应，实验观察到受激光散射、三阶混频、光相位共轭、光学双稳态现象；多种液晶中能产生光学自聚焦和非线性标准具效应；锡化铟等半导体晶体可以制作光学双稳器件。这些三阶非线性光学材料多数处于研究阶段，实用例子很少。