L'optique non-linéaire rassemble l'ensemble des phénomènes qui résultent de la non-linéarité de la réponse d'un milieu matériel à l'action d'une onde électromagnétique. Ces phénomènes, comme l'émission de lumière à la fréquence double (1ère harmonique) qui augmente comme le carré de l'amplitude de l'onde lumineuse, prennent plus d'importance aux fortes intensités lumineuses. C'est pourquoi ils sont mieux observés et étudiés depuis l'invention du laser, qui permet d'atteindre de forts éclairements à une fréquence bien précise.