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非线性光学是随着激光技术的出现而发展形成的一门新兴的学科分支，是近代科学前沿最为活跃的学科领域之一。近年来，随着皮秒和飞秒等超快、高功率激光器的发展，有关非线性光学材料的合成、材料非线性光学性能的表征及利用非线性光学材料来制作全光开关、光限幅等非线性光学器件的研究越来越热。非线性光学研究进入了前所未有的高速发展阶段，成为物理、化学、材料、光学工程等多门学科交叉的前沿学科。
进入新世纪以来，随着光电子技术发展的日新月异，具有特殊功能导向的新型材料逐渐成为光电功能材料研发的热门领域。其中，具有大的三阶非线性光学极化率和超快时间响应的非线性光学（Nonlinearoptics,NLO）材料成为实现光通讯，光信息处理，光存储，激光医学及激光武器等技术的重要物质基础，近年来一直是国际上功能材料研究的热点。
1.1非线性光学原理【1】
非线性光学效应是指材料与强光作用后，由于出现非线性极化而产生的各种物理现象。一般的，材料的极化强度P是广场电振幅E的函数，可以展成E的冥级数，对宏观介质即：
，式中的第一项χ(1)是一阶极化率或线性极化率，它描述线性光学特性，χ（2）和χ（3）分别为二阶和三阶极化率，在分子水平，微观极化可表示为：P=aE βE2 γE3 式中:β为一阶分子超极化率(二阶效应)，γ为二阶分子超极化率(三阶效应)，β、χ（2）和γ、χ（3）分别决定二阶和三阶非线性光学响应的强弱。上式右边第二项引起的三波混频(倍频、和频和差频)、光学参量放大和参量振荡和光整流等及第三项引起的四波混频、光的受激散射、光学双稳态、光克尔效应、三次谐波产生和双光子吸收等分别为二阶非线性光学效应和三阶非线性效应。由于三阶非线性光学材料对结构对称、材料类型等无特别要求，材料的研究面更加宽广。
从机理上讲，光限幅的实现可经由多种途径，包括材料对激光束的反射、折射、散射、衍射和吸收。而吸收又包括线性吸收（Linearabsorption）、反饱和吸收（Reversesaturableabsorption,RSA）、双光子吸收（Two-photonabsorption,TPA）等。其中RSA光限幅材料是目前各种光限幅材料中研究最多和最有应用价值的一种。具有反饱和吸收性质的材料能有效限制激光的穿透强度，可用于制作护目镜、防护涂层、凝胶玻璃等方面以保护人眼或贵重光学组件，使其免遭强光损坏。
反饱和吸收的特点是吸收系数随入射光强的增加而增大。其发生条件是分子系统的激发态吸收截面（sex）大于基态吸收截面（s0），此外，双光子吸收也是得到激发态吸收的有效途径（Two-photoninitiatedexcitedstateabsorption），并能有效地扩展分子系统的光学窗口。材料分子可在长波长区域吸收两个光子，跃迁到激发态，产生激发态吸收。此外，双光子吸收本身对光限幅也有一定贡献。
1.2非线性吸光材料的种类【2】
自从20世纪60年代非线性光学诞生起，非线性光学材料的研究取得了很大的进展，有不少已经进入实用化阶段。根据组成可将非线性光学材料大致分为无机非线性光学材料，有机非线性光学材料，金属有机配合物和无机-有机杂化材料等。
起初，非线性光学材料的研究集中在无机材料上，主要有硫系玻璃、金属氧化物和半导体等。无机材料具有高的热稳定性，良好的透明性以及容易生长出光学和化学稳定性好的大尺寸单晶等优点。但是无机材料由于其非线性效应较小而限制了其在高科技材料领域上的应用。近来，具有非线性光学性的共轭有机分子和有机聚合物材料引起科技工作者的广泛关注。因为有机分子材料具有扩展п电子共轭体系，从而表现出优良的非线性光学性质，加之有机分子的结构多样性和易裁剪性，可进行分子设计和合成，得到具有某些特定性能的材料，有机化合物的非线性极化率要高1~3个数量级,同时具有亚皮秒级的超快响应时间,使其受到人们的青睐,但有机材料的机械加工性和热稳定性不如无机材料好。
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