В долазерной оптике справедливо считалось, что характеристики среды не зависят от интенсивности света, проходящего через среду. Нелазерные источники света обеспечивали напряженность светового поля не выше примерно 105 В/м; внутриатомные же поля характеризуются напряженностями 108 – 1012 В/м. При таком «соотношении сил» световая волна не может сколь-либо заметно повлиять на внутриатомные поля, а следовательно, и на характеристики вещества. Поэтому отклик среды (поляризация среды Р) на внешнее воздействие (на напряженность поля световой волны Е) оказывается линейным:
(9.6)
(
– диэлектрическая восприимчивость среды). Отсюда и происходит термин «линейная оптика», используемый в применении к долазерной (некогерентной) оптике.
С появлением лазера ситуация радикально изменилась. Высокая степень когерентности лазерного излучения позволяет осуществлять необычайно сильную пространственную концентрацию световой мощности. На практике это реализуется, благодаря малой расходимости излучения и возможности получать световые импульсы с очень высокой мощностью в максимуме. Лазеры позволяют получать световые поля напряженностью до 1010 – 1011 В/м; теперь напряженность поля световой волны уже сопоставима с напряженностью внутриатомных полей. В результате диэлектрическая восприимчивость оказывается функцией от напряженности поля волны. Как показывает теория, эта функция может быть представлена в виде суммы быстро убывающих слагаемых:
, (9.7)
где 
, 
, 
, … – параметры данной среды, характеризующие ее поляризуемость.
Ограничимся в выражении (9.7) двумя слагаемыми в правой его части. В этом случае соотношение (9.6) принимает вид:
. (9.8)
Существенно, что соотношение (9.8) является нелинейным относительно напряженности светового поля. Отклик среды на внешнее воздействие оказывается теперь нелинейным. Отсюда происходят термины «нелинейная оптика», «нелинейная среда».
Слагаемое
(9.9)
в соотношении (9.8) называют нелинейной поляризацией среды, а параметр 
– нелинейной восприимчивостью.
