超短脉冲激光具有短的脉宽，较好的模式特性以及高的峰值功率，从而具有很强的非线性性能。经频率转换后，短波的超短脉冲可产生强的光化学反应，是探索微观世界和超高速现象的极为有用的光源。此外，采用薄片倍频材料的超短脉冲倍频，可以作为超短脉冲脉宽测量的一种简便有效的方法，在技术上有实用价值。

对超短脉冲激光频率转换材料的性能主要有以下要求：①高的光损伤阈值。由于超短脉冲的高峰值功率，因而对材料的光损伤阈值提出高的要求，一般要大于吉瓦/厘米²。②相位匹配特性。超短脉冲在空间的尺度短到毫米及几百微米量级，短脉冲波包在材料中以群速度传播。因而，除一般的相速度匹配外，还应满足群速度匹配才能获得较高的能量转换效率。对光学均匀材料，要求基频和倍频波的折射率色散小，才能获得较好的群速度匹配。对Ⅰ类匹配，群速度要求稍低；对Ⅱ类匹配要求太苛刻，很难应用。由于群速度失配存在，一般器件只取亚毫米的厚度。过长的光程于能量转换无补，反而引入脉宽的展宽以及能量的损耗。③透过波段。首先要求对参与频率转换的激光波长有高的透过率。对超短脉冲应用场合，材料应有更短的紫外吸收边。其原因是吸收边会增加材料的折射率色散；远离使用波长的吸收边，可使材料获得较好的群速度匹配。

钕激光超短脉冲频率转换的常用材料是磷酸二氢钾（KDP）类晶体。此外，三硼酸锂（LBO）晶体，由于其高的抗光损伤阈值、好的紫外透过率以及小的色散，也是好的超短脉冲频率转换用材料。有机晶体精氨酸磷酸盐（LAP）和氘化精氨酸磷酸盐（D-LAP）也可用作超短脉冲频率转换用材料。