シリコンは、光子が材料の励起もしくは緩和に対応してわずかに異なるエネルギーを有する光子と交換されるラマン効果を示す。シリコンのラマン遷移は、単一の非常に狭い周波数ピークにより支配される。これはラマン増幅のような広帯域現象には問題があるが、ラマンレーザのような狭帯域デバイスにとっては有益である。ラマン増幅とラマンレーザの初期の研究は、カリフォルニア大学ロサンゼルス校で開始され、純利得シリコンラマン増幅器とファイバ共振器を備えたシリコンパルスラマンレーザの実証につながった(Optics express 2004)。結果的に、全シリコンラマンレーザは2005年に作られた。
二次非線形性は、結晶構造の中心対称性のためバルクシリコンには存在しない。しかし、ゆがみを加えることで、シリコンの反転対称性が破壊されることがある。これは、例えば薄いシリコン膜上に窒化シリコン層を堆積させることで得られる。二次非線形現象は、光変調、自発的パラメトリック下方変換、パラメトリック増幅、超高速光信号処理、中赤外発生などに活用できる。しかし、効果的な非線形変換は、関与する光波間の位相整合を必要とする。ゆがみシリコンに基づく2次非線形導波路は分散工学により位相整合を達成することができる。しかし、これまでのところ実験的実証は位相整合していない設計のみに基づいている。高い非線形の有機クラッディングと周期的にゆがんだシリコン導波路で被覆されたシリコンダブルスロット導波路においても位相整合が得られることが示されている。
シリコン内の自由電荷キャリアは、光子を吸収し、屈折率を変化させることができる。これは、キャリア濃度が2光子吸収により構築されているため高強度および長時間にわたり特に重要である。自由電荷キャリアの影響は、しばしば（常にではない）望ましいものではなく、取り除くための様々な手段が提案されている。そのような方法の1つに、キャリア再結合を高めるためにシリコンにヘリウムを注入することがある。形状を適切に選択することで、キャリア寿命を短縮することもできる。リブ導波路（導波路はシリコンのより広い層のより厚い領域からなる）は、シリカ-シリコン界面でのキャリア再結合と、導波路コアからのキャリア拡散の両方を高める。キャリア除去のより進んだ方式は、キャリアが導波路コアから引き離されるように、逆バイアスされたPINダイオードの真性領域に導波路を集積することである。より洗練された方法には、電圧と電流の位相がずれている回路の一部にダイオードを使うことで、導波路からパワーを引き出すものがある。このパワー源は、2光子吸収で失われた光であるため、その一部を取り戻すことで正味の損失（および熱が発生するレート）を低減することができる。上述の通り、自由電荷キャリア効果は、光を変調するために建設的に利用することもできる。
シリコンは1対の光子が電子-正孔対を励起するように働く2光子吸収を示す。この過程はカー効果と関連があり、複素屈折率の類推により複素カー非線形の虚部と考えることができる。1.55マイクロメートルの電気通信波長では、この虚部は実部の約10%である。2光子吸収の影響は、光を無駄にし望ましくない熱を生成するため非常に破壊的である。しかし、2光子吸収のカー比が低くなる長い波長に切り替えるか、スロット導波路（内部非線形材料がカー比に対する2光子吸収が低い）を使用することで軽減することができる。もしくは、2光子吸収により失われたエネルギーは、生成された電荷キャリアからエネルギーを抽出することにより（後述の通り）部分的に取り戻すことができる。
1842年6月11日、ベルンドルフ（現在はツルナウの一部）で聖職者の息子として生まれた。1861年、スイス連邦工科大学でルドルフ・クラウジウス、グスタフ・ゾイナー、フランツ・ルーローのもとで工学を学んだ。卒業後、 Kemptenの綿糸紡績工場、ベルリンのボルジッヒ、ミュンヘンの クラウス機関車工場で働いた。1868年にミュンヘン工業学校（Technische Hochschule）が新設されると講師の職を受けた。1872年に機械工学の教授となり、研究所を作った。この時の学生にはルドルフ・ジーゼルがいた。1870年と1871年に冷凍技術に関する研究を『Bavarian Industry and Trade Journal』に発表すると、ヨーロッパの醸造メーカーの興味をひき、リンデの構想による装置の開発の共同事業が始められ、最初の商用設備は1873年に設置され、特許を取得した。最初の特許が商業的に成功し多忙になったため、学問的な研究を中断しなければならなくなった。そのため1879年には教授の職をやめ、 Gesellschaft fur Linde’s Eismaschinen Aktiengesellschaft（リンデ製氷機会社、現在のリンデAG（de））をヴィースバーデンに設立した。事業は1880年代に発展した。効率的な冷凍装置は醸造業者に大きな利益を与え、1890年までに747台が販売された。需要は醸造業に留まらず、精肉業や冷凍倉庫業に広がった。1890年に再びミュンヘンに戻り、教授の職に復帰するが、新しい冷凍サイクルの開発に戻った。1892年のギネス社の二酸化炭素の液化装置の注文は超低温の研究に取り組ませ、1894年には空気の液化の研究を始めた。1895年に開発は成功した。1901年には液化空気を蒸留することにより、液体酸素と液体窒素を分離する研究を始めた。1910年に息子のフリードリッヒとともにLinde double-column法を完成し、この方法は改良されて現在も使われている。 1895年に供給不足に陥っていた黒色火薬の代用として液体酸素を使用した液体酸素爆薬を発明している。研究者、エンジニアとしての活動の一方、企業家としても成功し、ドイツ国内、国外の企業とも合弁の事業を行った。英国などでの特許使用権によって、1906年にBrin's Oxygen Company（後のBOCグループ）の株式を取得し、1907年にはアメリカ合衆国にLinde Air Products Company（現在のプラクスエア）を設立した。1910年頃には会社の経営を息子たちに譲った。1934年11月16日にミュンヘンで没した。