Vierwellenmischung, Prozesse der nichtlinearen Optik, an der vier Wellen beteiligt sind. Maßgeblich für die V. ist die Suszeptibilität 3. Ordnung des Materials. Die V. spielt sich in einem nichtlinearen Medium ab, bevorzugt werden Gase oder Dämpfe verwendet. Von praktischer Bedeutung sind vor allem solche Prozesse, bei denen eine neue Welle erzeugt wird. Bei Einstrahlung dreier intensiver Wellen der Frequenz ν₁, ν₂ und ν₃, sog. Pumpwellen, entsteht eine Welle der Frequenz ν₄. Dieser Prozeß hat allgemein den Charakter der Erzeugung einer Kombinationsfrequenz gemäß den möglichen Relationen


, (1)


, (2)


. (3)

Die Auswahl eines speziellen Prozesses erfolgt durch Erfüllung der entsprechenden Phasenanpassungsbedingung vermittels geeigneter Verfügung über die Einstrahlrichtungen (nichtkollineare Wechselwirkung). Ein Spezialfall des Prozesses (1), der Summenfrequenzerzeugung, ist die Erzeugung der dritten Harmonischen (Harmonischenerzeugung); es gilt dann ν₁=ν₂=ν₃. Unter Ausnutzung der Prozesse (1)-(3) bei Verwendung abstimmbarer Laser (vornehmlich ns-Farbstofflaser) als Quellen für eine oder mehrere der Pumpwellen lassen sich kohärente abstimmbare Strahlungsquellen für einerseits den ultravioletten und andererseits den infraroten Spektralbereich schaffen.

Von besonderem Interesse ist die vollständig entartete V. In diesem Falle sind die Frequenzen aller an der Wechselwirkung beteiligten Wellen gleich. Strahlt man speziell zwei intensive kohärente gegenläufige Wellen zusammen mit einer Signalwelle anderer Ausbreitungsrichtung ein, so entsteht im Medium eine zu der Signalwelle gegenläufige Welle. Diesen Prozeß kann man sich folgendermaßen veranschaulichen: Die beiden eingestrahlten gegenläufigen Wellen überlagern sich zu einer stehenden Welle. Diese erzeugt im Medium ein Gitter, an dem die Signalwelle in sich reflektiert wird. Der springende Punkt ist, daß dabei nicht nur der Wellenzahlvektor seine Richtung umkehrt, sondern auch die Phase der Welle ihr Vorzeichen wechselt. Es findet somit eine Phasenkonjugation statt, die in der adaptiven Optik Anwendung findet.