非線性光學(xué)玻璃由于與現(xiàn)有的光纖系統(tǒng)具有相容性和較快的響應(yīng)速度，因而引起人們的極大興趣。目前的研究工作集中于各種不同的玻璃系統(tǒng)，利用不同的非線性機(jī)制來(lái)提高非線性性能。由于光頻隨材料中電子的轉(zhuǎn)移或躍遷會(huì)表現(xiàn)出共振和非共振兩種情況，故三階非線性光學(xué)玻璃材料也可分為共振型和非共振型兩類。

1.非共振型

雖然均質(zhì)玻璃的值較低，但由于其具有較小的吸收系數(shù)和較短的響應(yīng)時(shí)間而使其品質(zhì)因數(shù)較高而格外引人注目。其中為非線性折射率，為響應(yīng)時(shí)間或1皮秒(取其長(zhǎng)者)，是線性吸收系數(shù)。

在所有均質(zhì)玻璃中，都或多或少存在三階非線性光學(xué)效應(yīng)。通常具有高密度﹑高線性折射率的玻璃具有較高的非線性極化率。要獲得高密度﹑高折射率玻璃的方法是向玻璃中添加具有高折射度的調(diào)整體或引入易極化的重金屬氧化物，如PbO﹑Bi2O3﹑Nb2O3﹑TeO2、R2O3(R=La,Pr,Nd,Sm)等，或引入重金屬鹵化物，如KX(X=Cl,Br,I)、PbCl2等。硫系玻璃通常具有相對(duì)較大的三階非線性極化率，最大值A(chǔ)s-S-Se為1.4×10-11esu,差不多是SiO2玻璃的500倍。然而由于硫系玻璃的本征吸收最小值位于4～6mm，在1.06mm波長(zhǎng)測(cè)得的有相當(dāng)部分屬于共振吸收分量，且通訊領(lǐng)域主要使用1.31和1.55mm兩個(gè)窗口作為通信通道，而使其全光開(kāi)關(guān)應(yīng)用受到限制。但最近研究表明，重金屬鹵化物的引入會(huì)使硫系玻璃透射區(qū)同時(shí)向長(zhǎng)波和短波方向擴(kuò)展，如GeS2-Ga2S3-KX(X=Cl,Br)系光透過(guò)范圍在0.45～11.5mm之間，且透過(guò)率高達(dá)80%以上(4mm樣品)，由于重金屬鹵化物具有大的極化率，硫系玻璃引入鹵化物會(huì)增加玻璃結(jié)構(gòu)的堆積密度，從而使玻璃具有很好的三階非線性光學(xué)性能，而使新型硫鹵玻璃成為全光開(kāi)關(guān)的最佳候選材料之一。另外在氧化物玻璃中，Bi2O3基玻璃和碲酸鹽玻璃的三階非線性極化率較高，由于其本征吸收最小值靠近通信信道波長(zhǎng)，也被認(rèn)為是全光開(kāi)關(guān)的最佳候選材料之一。

為了在長(zhǎng)的作用范圍保持高功率密度，波導(dǎo)結(jié)構(gòu)予以考慮，光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)以低維形狀(纖維或薄膜)出現(xiàn)，并使集成化而將成為全光開(kāi)關(guān)、光放大器等光子器件的物質(zhì)基礎(chǔ)。據(jù)報(bào)道，日本科學(xué)家Asobe等人在1.5mm波長(zhǎng)處已實(shí)現(xiàn)了100GHZ信號(hào)處理的響應(yīng)時(shí)間小于5皮秒的As2S3單模光纖應(yīng)用于光學(xué)克爾開(kāi)關(guān)，光纖長(zhǎng)度約1m。一個(gè)最常見(jiàn)的利用硫系玻璃光纖的光學(xué)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)是非線性光學(xué)迴路鏡，它是利用改變非線性光學(xué)折射率的原理來(lái)產(chǎn)生兩個(gè)光波間的干涉，能很好的減小全光開(kāi)關(guān)的轉(zhuǎn)換功率。為了更好的減小開(kāi)關(guān)功率損耗，應(yīng)用啁啾光柵作為群速度色散補(bǔ)償技術(shù)一直是科學(xué)家們努力的方向。然而在未來(lái)光信號(hào)的高比特率處理﹑大規(guī)模光路的集成化等發(fā)展趨勢(shì)上，光纖仍有諸多不足之處。許多科學(xué)家也在努力探索用半導(dǎo)體制成的以微小集成電路塊為基礎(chǔ)的器件來(lái)取代非線性光學(xué)迴路鏡中的長(zhǎng)光纖部分，但其主要缺陷是響應(yīng)速度不是很快。

另外對(duì)一些低值的玻璃，如氟化物玻璃，其在非線性應(yīng)用方面(如激光玻璃)頗有吸引力。在高能激光系統(tǒng)中，強(qiáng)光束通過(guò)介質(zhì)傳播引起折射率變化，產(chǎn)生光束自聚焦(<0)或自散焦(>0)，在這種情況下要求介質(zhì)具有小的值。

2.共振型

在玻璃中摻入某些光電性能較佳的物質(zhì)能顯著提高非線性光學(xué)效應(yīng)，這些摻雜體常用半導(dǎo)體微晶、金屬顆粒及有機(jī)物等，而玻璃作為摻雜體的色散介質(zhì)使用。