在激光出现以后，光学和许多科学技术领域紧密结合，相互渗透，派生了不少新的分支学科。光学又开始了一个兴旺发达的新时期，成为现代物理学和现代科学技术的前沿阵地之一。
1960年激光器诞生之后，由于激光具有单色性强，相干性好，能量集中等特点，也推动了摄影术的发展，出现了全息摄影。
众所周知，普通摄影只记录了景物的明暗，即记录了光的振幅的变化情况，也就是只记录了光波的部分信息，而且是平面像。全息摄影则是利用激光的高相干性得到了一种崭新的摄影方法。不仅记录了景物光波的振幅，同时还记述了它的位相。由于它记录了光波的全部信息，故称为“全息摄影术。”
全息摄影的特点很多，全息照片显现的景物活龙活现，栩栩如生，给人们很强的立体感受；若全息片被打碎，每一碎片所显现的像都能看到完整的原景；更有趣的是一张全息底片可以多次曝光，重叠多个像，并且能互相不干扰地单独再现出来。这些特点是很有意义和令人向往的。因此全息摄影是目前光学领域中有着广阔前景的分支。激光的出现，也将数学中的傅里叶变换和通讯中的线性系统理论引入光学，形成了一个新的光学分支——傅利叶光学。这是光学的重要发展。
从傅利叶光学来看，尽管讨论的物理内容仍然是光的传播、干涉、衍射的成像规律，但由于傅利叶方法的引入，使我们有可能对已熟悉的光学现象的内在联系，从理论上及数学方法上获得更系统的理解，进行更深入的探讨。尤其重要的是引入频载和频谱的概念后，傅利叶光学已成为光学信息处理、成像理论、像质评价、光计算机的基础。
在激光出现一年以后，非线性光学（也称强光学）作为光学的一个新分支出现了，并得到了发展。它主要是研究激光（即强相干光）与物质相互作用时所产生的各种非线性光学现象及其可能的应用技术。
大家知道，线性光学是指当光作用在物质上时产生的现象和光场强成线性关系。此时表征物质性质的许多光学参数，如吸收系数、折射率等都是和光场强无关的常数，因而光的独立性原理和叠加原理都是成立的。所谓非线性光学是当激光（强光）照射物体时，物质极化是非线性的，此时除反映物质光学特性的一些系数陨光场强变化外，还表现出当一定额串的光照射物体时，会出现倍频现象，或出现多激技星散射。
当可调激光器和超短脉冲技术出现以后，使非绥铁光学技术得以很快地发展，出现了超精细光谱学，光化学动力学过程研究等新的领域。由此看出，20世纪70年代以来的光学，无论是在发展的速度上，还是在发展的规模上，与以前的光学相比都是空前的，可以这样说，由于光学发生的深刻变革和新的飞跃，必将伴随出现各种新的分支学科的产生。
