本发明涉及一种光学非线性偏振调控元件，其中，其包括：一绝缘透明基底；一设置于该绝缘透明基底的一表面的金属等离子激元层，所述等离子激元层包括多个周期设置的具有手性的微结构；以及一设置于该金属等离子激元层远离该绝缘透明基底的表面且将该金属等离子激元层覆盖的折射率可调控薄膜，所述折射率可调控薄膜包括折射率在光照下可调控的材料。一种调控入射光波偏振的方法，其包括：在某一时间内，采用一偏振入射光和一调控光同时从所述折射率可调控薄膜一侧照射如上述任意一项所述的光学非线性偏振调控元件。采用本发明的光学非线性偏振调控元件可以实现对偏振光的全光式调控。该方法具有方法简单，响应速度快的优点。