光通过晶体进行传播时，会引起晶体的电极化。当光强不太大时，晶体的电极化强度与光频电场之间呈线性关系，其非线性关系可以被忽略；但是，当光强很大时，如激光通过晶体进行传播时，电极化强度与光频电场之间的非线性关系变得十分显著而不能忽略，这种与光强有关的光学效应称为非线性光学效应，具有这种效应的晶体就称为非线性光学晶体。
一般来讲，光线通过介质时， 会发生入射、反射、折射等线性光学现象，但是激光的光强极强，其相干电磁场的功率密度可以达到每平方厘米1012瓦，相应电场强度可以和原子的库伦场强相比较。因此，当激光通过介质时，物质的内部极化率的非线性响应会对光波产生反作用，可能产生入射光波在和频、差频处的谐波。这种与强光有关的，不同于线性光学现象的效应称作非线性效应，具有非线性光学效应的晶体称为非线性光学晶体。
光的频率转换是最基本和最重要的非线性光学效应之一。可以利用非线性光学材料将一固定频率的激光通过倍频、和频、差频或光学参量放大等过程转变为不同频率的各种激光，从理论上来说，可以获得从红外到紫外、远红外乃至亚毫米波段的特定频率或可调频率的激光，而其实现则完全取决于非线性光学材料的发展。目前，研究人员不断发展新材料和新技术，扩展激光波段，为现代经济社会发展及科学技术提供了丰富多彩的激光光源。
非线性光学材料的主体是非线性光学晶体。从非线性光学晶体的组分来看，可以将其分为无机晶体、有机晶体、半有机晶体；从其应用波段来看，可以分为紫外可见、红外波段非线性晶体等。近年来，通过在介电材料中引入各种周期性或准周期结构，对晶体的非线性光学性质进行改进和设计，对非线性光学 材料的发展起了很大的推进作用。
我国非线性光学晶体材料的研究和发展在国际上有重要的影响。从80年代开始，走上自主发展的道路，在国家各类重点研究计划的支持下，研制出了一大批具有国际领先水平的非线性光学晶体材料如BBO晶体、LBO晶体及KBBF晶体等。
