光を物質に照射した場合に起こる様々な現象の中で，入射電界の大きさに比例しない（線形でない）ような現象の総称。物質の分極Ｐは，光電場Ｅに比例する線形性を示すが，Ｅが大きくなると高次の効果が生じる。E2，E3による効果をそれぞれ２次，３次の光非線形と称する。入射光の２倍の高調波（波長が1/2）を発生するSHG（Second Harmonic Generation）や２つの光の和周波数が発生するSFG（Sum Frequency Generation）は２次の非線形効果の一種で，特殊な結晶中のみで生じる。一方，屈折率が入射光の強度に比例して変化する光カー効果は３次の非線形効果の一種であり，すべての物質に存在する。これらの非線形効果の応答はフェムト秒に達するといわれている。

◆ 《非線形効果（光ファイバの）》

光ファイバに入射する信号光が大きくなりすぎると，光ファイバへの入力が飽和したり，波形が劣化してしまう。そのため信号光の減少や光スペクトルの変化が起きる。これを光ファイバの非線形効果と呼び，代表的なものに誘導ラマン散乱，誘導ブリルアン散乱，光カー効果がある。