又称光学二次谐波，是指由于光与非线性媒质（一般是晶体）相互作用，使频率为ω的基频光转变为2ω的倍频光的现象。这是一种常见而重要的二阶非线性光学效应。激光出现后的1961年，P.A.
弗兰肯等人首次利用石英晶体将红宝石激光器发出的波长为 694.3纳米的激光转变成波长为347.15纳米的倍频激光，从而开始了非线性光学的主要历史阶段。
光学倍频是媒质在基频光波电场作用下产生的二阶非线性极化，被广泛使用到激光技术中。
光学倍频来源于媒质在基频光波电场作用下产生的二阶非线性极化，即极化强度中与光波电场
二次方成比例的部分这一部分极化强度相当于存在一种频率为2的振荡
电偶极矩。基频光波在媒质中传播的同时激励起一系列这样的振荡电偶极矩。它们在空间中的分布就好比一个按一定规则排列的偶极矩阵列，偶极矩之间有一定的相对位相。由于阵列中每个电偶极矩都要辐射频率为2的光波, 故偶极矩阵列的辐射应是这些光波互相干涉的结果。无疑，只当干涉是相互加强时才会有效地产生倍频光输出为此，阵列中各振荡电偶极矩间要保持恰当的位相关系 ，从此便产生了所谓位相匹配条件k(2)=2k(),它是产生光学倍频的重要条件,其中k()和k(2)分别为基频和倍频光在媒质中的
波矢 当这两个光波沿同一方向传播时，此条件转化为要求媒质中倍频光的
折射率等于基频光的折射率。
通常利用晶体本身的双折射性质来实现位相匹配。例如，对于负单轴晶体，在正常色散情况下，可选择光的偏振方向使基频光为寻常光，倍频光为非常光，再通过恰当选取光波传播方向与晶轴的夹角来实现位相匹配。
当满足位相匹配条件时，倍频光功率密度
正比于基频光功率密度的二次方，也正比于晶体作用长度的二次方。此外还与媒质的倍频系数（二阶非线性极化率）二次方成正比。