ஒரு பருப் பொருளின் மீது கதிர் வீச்சு விழும் போது, கதிர் வீச்சின் புலங்களுக்கும், பொருளுக்கும் இடையே நிகழும் வினையின் விளைவாகப் பருப் பொருள் நேரிலா வகையில் செயல் படுவதைப் பற்றிய ஆய்வு நேரிலா ஒளியியல் (nonlinear optics) எனப் படும். பருப் பொருள் இவ்வாறு நேரிலா வகையில் செயல் படுவதால், கதிர் வீச்சுப் புலங்கள் பரவுவதன் தன்மைகள் கதிர் வீச்சின் செறிவைச் சார்ந்து மாறு படும் நிலையை அடையலாம். அல்லது புதிய அதிர்வெண்களில் கதிர் வீச்சுப் புலங்கள் தோன்றலாம். பொதுவாக, இவ்வினைகள் நிகழும் கதிர் வீச்சுக்கள் மிக அதிக அலை நீளமுள்ள அகச் சிவப்புக் கதிர் வீச்சில் இருந்து, வெற்றிடப் புற ஊதாக் கதிர்கள் வரை பரவியுள்ள லேசர் அலை நீளங்களை உடையவை. ஆயினும், சில நேரிலா விளைவுகள் எக்ஸ் கதிர் அலை நீளங்கள் வரையில் கூடக் கண்டறியப் பட்டுள்ளன. இவ்வகை ஆராய்ச்சி லேசர் ஆராய்ச்சியின் காலத்திற்கு முற்பட்டது. எனினும், இத்துறையில் நிகழ்ந்தேறியுள்ள பெரும்பாலான ஆய்வுகளில் லேசர் கதிர்களிலிருந்து கிடைக்கப் பெறும் மீ பெரும் ஆற்றல் பயன் படுத்தப்பட்டுள்ளது. நேரிலா தன்மையான பொருள்கள். வெவ்வேறு வகையான நேரிலா விளைவுகள் அனைத்துப் பொருள்களிலும் காணப் படுகிறது. பொருளின் மீது விழும் ஒளி அலைகளின் காந்த மற்றும் மின் புலங்களைக் கணிதவியல் அடுக்குத் தொடர் முறையில் பகுப்பாய்வு செய்து, ஒளியை ஏற்கும் பொருளின் செயல் படு தன்மையை எளிதில் அறியலாம். இத்தகு கணிதவியல் தொடரில் உள்ள ஒரு மடியிலான உறுப்புகள், நேரியல் ஒளி விலகு எண்களையும், நேரியல் உட்கவர்தலையும், ஊடகத்தின் காந்த உட்புகு திறனையும் (Magnetic Permeability) குறிக்கும். தொடரில் உள்ள ஒன்றுக்கு மேற்பட்ட மடிகளையுடைய உறுப்புகள் ஊடகத்தின் நேரிலா விளைவுகளைக் குறிக்கும். சில பொருள்களின் குறிப்பாகச் சில படிகங்கள் மற்றும் சில வளிமங்களின் அணு மற்றும் மூலக்கூற்று நிலைகளில் நேரிலா விளைவுகள் கணக்கிடப் பட்டுள்ளன. இத்தகைய நேரிலா விளைவுகள், ஆய்வுகள் மூலம் அளந்து அறியப் படுகின்றன. பொருளின் மீது விழும் கதிர் வீச்சின் காந்தப் புலத்தை விட, மின் புலத்தின் நேரிலா விளைவுகளே மிகுந்துள்ளன. ஊடகத்தின் மின்னிரட்டை தொடர்பான தன்மைகளே மிகவும் இன்றியமையா மின் புல உள் வினைகளுக்கு உட்படுகின்றன. உள் வினைகளின் வரிசை அதிகரிக்கும் போது, நேரிலாக் காந்த ஏற்புத் திறன் விரைவாகக் குறைகிறது. இவ்விளைவுகளின் இரண்டு, மூன்றாம் வரிசை விளைவுகளே சிறப்பாக ஆய்வு செய்யப் பட்டுள்ளன. சில வகைகளில் அனைத்து வரிசை விளைவுகளையும் கணக்கிட வேண்டும். இரண்டாம் நிலை விளைவுகள். இரண்டாம் நிலை விளைவுகள் முனைவாக்கத்தைச் (Polarisation) சார்ந்தவை. இதனைக் கணிதக் குறியீட்டில் P^{(2)}_{ni} = dE^2 என்னும் சமன்பாட்டின் மூலம் குறிக்கலாம். இச்சமன்பாட்டில் E மின் புலச் செறிவையும், d நேரிலாக் காந்த ஏற்புத் திறனையும் குறிக்கின்றன. இரண்டாம் வரிசைத் தள விளைவு படு கதிர் அதிர்வெண்களின் கூடுதல் மற்றும் வேறுபாட்டிற்குச் சமமான அதிர்வெண்களுடன் அலைவுறும் கூறுகளை உடையதாயிருக்கும். மேலும், அதில் அலைவுறாமல் இருக்கும் ஒரு கூறும் உள்ளது. அலைவுறும் கூறுகள் ஊடகத்தினுள் ஒரு முனைவாக்க அலையைத் தோற்றுவிக்கும். இந்த அலையின் பரவுகை திசையன் (Propagation Vector) பொருளின் மீது விழும் அலையின் பரவுகை, திசையன் வேறுபாடு அல்லது திசையன் கூட்டுத் தொகைக்குச் சமமாக இருக்கும். கட்ட நிலைப் பொருத்தம். முனைவாக்கம் உண்டாக்கும் அலையின் கட்டத் திசை வேகமும் அதே அதிர்வெண்ணைக் கொண்ட மற்றொரு சாதாரண ஒளியின் கடத்தி திசை வேகமும் சமமாக இருந்தால், பொருளுக்கும், அதன் மீது விழும் அலைக்கும் இடையே மிக வலிமையான வினை நிகழும். அப்போது, கட்ட நிலைப் பொருத்தம் ஏற்பட்டுள்ளது என்று கூறப் படும். ஒளி விலகல் எண்ணில் ஏற்படும் நிறப் பிரிகை இக்கட்ட நிலைப் பொருத்தத்தைத் தடுக்கிறது. கட்ட நிலைப் பொருத்தம் ஏற்படும் போது, புதிதாகத் தோன்றும் அலையின் திறன், கட்ட நிலைப் பொருத்தம் இல்லாத வினைகளில் இருப்பதை விடப் பல மடங்கு அதிகமாக இருக்கும். அதிர்வெண் கலப்பு. γ₁, γ₂ என்னும் இரண்டு அதிர்வெண்கள் γ₃ = γ₁ ± γ₂ தொடர்பிற்கேற்ப ஓர் அலையாக மாற்றப் படுவது அதிர்வெண்களின் கலப்பு ஆகும். அதிர்வெண் கலப்பு வினைகளில் γ₃ = 2 γ₁ என்பதற்கேற்பத் தோன்றும் இரண்டாம் மேற்சுர அதிர்வெண் தோற்றம் மிக எளிய வினையாகும். லேசர் துடிப்புக் கதிர்களைக் கொண்டு, 90% சிறப்பான அதிர்வெண் கலப்பினை அடைய முடியும். லேசர் ஒளிக் கற்றைகளைக் கொண்டு, நேர் தன்மையற்ற பொருள்களில், மிகச் சிறப்பாக அதிர்வெண் கலப்பினைச் செய்யலாம். அதிர்வெண் கலப்பிற்கு நேர் மாறான முறையில், ஒரே ஓர் அதிர்வெண் (γ₃) உள்ள அலையை இரண்டு குறைந்த அதிர்வெண் (γ₁ மற்றும் γ₂) உள்ள அலைகளாக மாற்ற முடியும். அப்போது γ₃ = γ₁ + γ₂ ஆகும். மூன்றாம் வரிசை வினைகள். γ₄ = γ₁ ± γ₂ ± γ₃ என்னும் தொடர்பின் படி அதிர்வெண்களின் கூட்டுத் தொகை அல்லது வேறுபாடுகளான அதிர்வெண் தோன்றுமாறு நான்கு அலைக் கலப்பு வினைகளும் நிகழ்த்தப் பட்டுள்ளன. இவ்வினைகளில் கட்டப் பொருத்த (Phase matching) நிபந்தனை யையும் கருத்தில் கொள்ள வேண்டும். γ₄ = γ₁ - γ₂ - γ₃ என்னும் தொடர்பிற்கேற்ப நான்கு அலைக் கலப்பு வினை 25 X10-5 மீட்டர்அலை நீளம் வரையிலான மிக நீள அகச் சிவப்பு அலைகளைத் தோற்றுவிக்கப் பயன் படுத்தப் பட்டுள்ளது. அவ்வாறே, மூன்றாம் வரிசை வினையைப் பயன் படுத்தி, வெற்றிடப் புற ஊதாக் கதிர் அலைகளும், அதற்கும் அதிகமான வரிசை வினைகள் மூலம், 38 X 10-5 மீட்டர் அலை நீளம் வரையுள்ள அலைகளும் தோற்றுவிக்கப் பட்டுள்ளன. நான்கு அலைக் கூட்டுத் தொகை அதிர்வெண் கலப்பு முறையில், அகச் சிவப்பு ஒளியைக் கட்புலனாகும் ஒளியாக மாற்ற முடியும். இதனால், அகச் சிவப்பு ஒளியை எளிதில் கண்டறிந்து ஆய்வு செய்யலாம். படுகதிர் அலையின் அதிர்வெண் உள்ள நேரிலா முனைவாக்கக் கூறுகள் ஊடகத்தின் செறிவு சார்ந்த ஒளி விலகல் எண் அல்லது உட்கவர் குணகம் ஆகியவற்றை மாற்றக் கூடிய விளைவுகளை ஏற்படுத்தும். பல பொருள்களுக்குச் செறிவு மிகும் போது, ஒளி விலகல் எண் உயர்கிறது. இவ்வாறு, செறிவு சார்ந்த ஒளி விலகல் எண் மாற்றம், லேசர் கற்றை பரவும் தன்மைகளைப் பாதிக்கும். ஒரு லேசர் கற்றை, ஓரங்களில் இருப்பதை விட, மையத்தில் செறிவு மிகுந்து இருந்தால், அதன் ஒளி விலகல் எண், அக்கற்றை ஒரு குவிக்கும் வில்லையைப் போல் செயல் படுவதற்கு ஏற்றவாறு அமையும். இதற்குத் தன் குவிக்கும் விளைவு (Self focusing effect) என்று பெயர். இதன் பயனாகத் தொடக்கத்தில் சீராக இருந்த லேசர் கற்றை சில மைக்ரோ மீட்டர் (1 மைக்ரோ மீட்டர் = 10-6 மீட்டர்) விட்டமுள்ள பல சிறு ஒளிப் பொட்டுகளாகப் பிரியும். அந்த ஒளிப் பொட்டுகளின் செறிவு அவை படும் பொருள்களைச் சேதப் படுத்தும் அளவிற்கு அதிகமாக இருக்கும். குறைந்த அதிர்வெண் மின் புலம், காந்தப் புலம், ஒலிப் புலம் ஆகியவற்றைப் பயன் படுத்தி, ஓர் ஒளி அலையின் முனைவாக்கத்தை அல்லது இது பரவும் விதத்தைக் கட்டுப் படுத்தலாம். எலெக்ட்ரான் ஒளியியல் (electron optics), காந்த ஒளியியல் (magneto optics) ஆகியவற்றைப் பயன் படுத்தி, ஒளி அலையைப் பண்பேற்றம் செய்யவும் அல்லது அதனை விலக்கம் அடையச் செய்யவும் இயலும். செய்திகளை அனுப்பும் கருவிகளில் இது பயன் படுகிறது. நான்கு அலைக் கலப்பு வினைகள் நேரிலா நிற மாலை ஆய்வில் பயன் படுகின்றன. இத்தகைய நிற மாலை ஆய்வில் டாப்ளர் எல்லையை விடக் குறைந்த அளவு பகு திறனைப் பெற முடியும். —ப. தர்மலிங்கம்