反転対称性を損なっている結晶材料はいわゆるχ(2) 非線形性 （→ 非線形結晶材料）を示す。これは周波数二倍化現象を起こさせる[1]、ここでは入力（励起）波が光学的周波数二倍の新たな波（すなわち半真空波長）を媒質中に生み出す。このプロセスは第二次高調波発生とも呼ばれている。ほとんどの場合、励起波はレーザービームの形で届けられ、周波数二倍（第二次高調）波は同じ方向へ伝搬するビームという形で発生する。
図 1: 周波数二倍化の典型図：赤外入力ビーム（波長1064nm）が非線形結晶を通るあいだ緑の波長532nmの波を発生させる。
非線形結晶材料に関する記事はいくつかの結晶材料をリストしており、その多くが周波数二倍化に関して知られている。例えばニオブ酸リチウム（LiNbO3）、チタンリン酸カリウム（KTP = KTiOPO4）、三ホウ酸リチウム（LBO = LiB3O5）である。
物理的メカニズム
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