La estructura microscópica de un material tiene una gran influencia sobre las propiedades ópticas que éste presenta a nivel macroscópico. Aprovechando esta dependencia, es posible optimizar la respuesta óptica no lineal de un material mediante la manipulación de su estructura física o química. En este trabajo se explora la relación entre la estructura y la respuesta óptica no lineal para dos grupos de materiales: moléculas orgánicas de tipo donador-aceptor y nanopartículas embebidas en una red vítrea. El análisis de la respuesta no lineal se hizo mediante la técnica de la compuerta Kerr óptica con resolución temporal de femtosegundos. La efectividad de la técnica se demostró al lograr resolver los diferentes tiempos de respuesta presentes en una muestra de disulfuro de carbono, utilizada como material de referencia. La gran resolución temporal obtenida con pulsos de femtosegundos permitió identificar los mecanismos físicos que originan la no linealidad en los materiales estudiados.