빛과 비선형 물질이 만나면 일반적으로 관측되지 않는 신기한 현상들이 발생한다. 특히 비선형 물질에 입사한 빛은 다양한 색깔의 빛으로 변환될 수 있는데, 이러한 빛의 비선형 특성을 이용한 비선형 광소자는 광통신, 광센서, 광스위치 등에 응용될 수 있다.