netiesniai òptiniai reiškinia, optinės spinduliuotės transformacijos, atsirandančios dėl intensyvios šviesos sąveikos su medžiaga. Šios sąveikos metu sukeliamas medžiagos netiesinis atsakas į elektrinį lauką. Pagal šį atsaką netiesiniai optiniai reiškiniai skirstomi į antrosios (kvadratinius) ir trečiosios eilės (kubinius) netiesinius optinius reiškinius. Jie vyksta medžiagose, kurių poliarizuotumo ir elektrinio lauko stiprio priklausomybės žemiausios eilės netiesiniai nariai atitinkamai yra kvadratiniai arba kubiniai. Kvadratinis netiesiškumas būdingas kristalams, neturintiems simetrijos centro (jie sudaro mažesnę dalį visų gamtoje esančių kristalų). Kubinis netiesiškumas būdingas visoms medžiagoms (įvairioms dujoms, skysčiams, kietiesiems kūnams). Prie kvadratinių netiesinių optinių reiškinių priskiriamas suminio ir skirtuminio dažnio bangų, t. p. antrosios optinės harmonikos generavimas, tribangis parametrinis stiprinimas, Brillouino sklaida. Netiesinėje terpėje fazių sinchronizmo sąlygomis sąveikaujančios dvi kvazimonochromatinės bangos (jų dažniai ω1 ir ω2) gali sukurti suminio ω1 + ω2 arba skirtuminio dažnio ω1 – ω2 bangą. Vykstant tribangiam optiniam parametriniam stiprinimui, kaupinimo banga (didelio intensyvumo lazerio spinduliuotė) dalį savo energijos perduoda silpnai signalo bangai, ją efektyviai sustiprina ir papildomai sukuria skirtuminio dažnio spinduliuotę. Lazerio spinduliuotę sklaido akustinės bangos sukeltas medžiagos tankio periodinis nevienalytiškumas tarsi difrakcinė gardelė – vyksta Brillouino sklaida. Dėl šios sklaidos pakinta lazerio spinduliuotės dažnis – tampa lygus ω ± Ω; čia Ω – akustinės bangos (pvz., hipergarso ar ultragarso) dažnis.
Prie kubinių netiesinių optinių reiškinių (lemia trečios eilės netiesinis poliarizuotumas) priskiriama šviesos fokusavimasis, išsifokusavimas, šviesos impulso fazės moduliavimasis, dažnio moduliavimas, 2 bangų kryžminis moduliavimas, trečioji harmonika, keturbangis parametrinis stiprinimas, Ramano sklaida. Dėl itin intensyvaus šviesos lauko, viršijančio kritinę fokusavimosi galią, pakinta medžiagos lūžio rodiklis (n = n0 ± n2I; čia n0 – medžiagos lūžio rodiklis, n2 – netiesinis medžiagos lūžio rodiklis, I – šviesos lauko intensyvumas). Jei sukeliamas teigiamo pokyčio lūžio rodiklis, vyksta fokusavimasis, jei neigiamo – išsifokusavimas. Dėl lūžio rodiklio netiesiškumo ir nevienalyčio šviesos intensyvumo pasiskirstymo gali atsirasti šviesos impulso fazės moduliavimasis. Jos metu susidaro impulso fazės poslinkis, dėl kurio pakinta ir impulso dažninės dedamosios – vyksta impulso dažnio moduliavimas. Taigi, fazės moduliavimasis lemia impulso spektro išplitimą. Medžiagoje sąveikaujant dviem bangoms, vieną jų gali paveikti kitos sukeltas lūžio rodiklio pokytis. Šis procesas vadinamas kryžminiu moduliavimu. Trečiosios eilės netiesiniuose reiškiniuose vyksta keturbangė (keturfotonė) sąveika – dalyvauja keturi fotonai arba bangos. Galimas trečiosios harmonikos generavimas – lazerio spinduliuotės dažnio trigubinimas, kai trys kaupinimo fotonai perduoda savo energiją vienam trigubo dažnio fotonui. Į netiesinę terpę tam tikru fazės sinchronizmą laiduojančiu kampu suleidus kaupinimo ir signalo pluoštus, galima sukurti keturbangį parametrinį stiprinimą – du kaupinimo fotonai perduoda savo energiją vienam signalo ir vienam skirtuminio dažnio fotonui. Netiesiniais reiškiniais grindžiamas dažnio keitiklių, parametrinių stiprintuvų, generatorių, netiesinės adaptyviosios optikos elementų, ultratrumpųjų šviesos impulsų spūdos įtaisų, optinių procesorių elementų ir kitų įtaisų veikimas, t. p. jais grindžiami sparčiųjų procesų medžiagoje, nepusiausvirųjų būsenų lazerinės diagnostikos, netiesinės spektroskopijos metodai.