Ao longo da história da óptica, e de fato até relativamente recentemente, acreditava-se que todo meio óptico fosse linear, ou seja, que os processos ópticos pudessem ser descritos por uma polarização induzida proporcional a amplitude do campo elétrico da luz. Contudo, a partir do desenvolvimento do laser foi possível estudar a interação da luz com a matéria no regime de altas intensidades, permitindo observar que meios ópticos respondem de maneira não linear com a amplitude do campo incidente. Sendo assim, a óptica não linear estuda fenômenos que ocorrem como consequência da modificação das propriedades ópticas de um sistema material pela presença de luz intensa, tipicamente obtida com laseres de pulsos ultracurtos. A partir de então, vários efeitos não lineares foram descobertos, permitido aprofundar o conhecimento a respeito da interação da luz com a matéria, bem como uma revolução tecnológica em óptica com implicações em diversas áreas.
Nesta palestra serão apresentados alguns aspectos da interação não linear da luz com a matéria, incluindo problemas como as mudanças induzidas pela luz nas propriedades ópticas de um meio, com ênfase para o fenômeno de absorção multi-fotônica. Ainda será apresentado como esse processo contribui para estudos de espectroscopia óptica em sistemas moleculares, com consequências no desenvolvimento de materiais visando aplicações em dispositivos fotônicos. Finalmente, serão mostradas como características peculiares do processo de absorção multi-fotônica podem ser exploradas para aplicações em diversas áreas do conhecimento, desde óptica até biologia.
