Ce travail porte sur le développement et l'évaluation des performances d'un dilatorefractométre interférométrique laser, conçu pour établir le comportement thermo-optique de matériaux optiques anisotropes. Le but premier est l'étude des conditions thermiques de mise en œuvre optimale de matériaux à application en optique non linéaire. L'objectif est de pouvoir déterminer des variations d'indice de réfraction en fonction de la température à la sixième décimale prés sur des monocristaux de dimensions millimétriques; une première étape nécessaire consiste à mesurer aussi les coefficients de dilatation avec une précision équivalente. Différentes méthodes permettant d'accéder à ces deux paramètres avec la tolérance souhaitée sont exposées au chapitre 1. Le montage métrologique qu'il s'est avère nécessaire de mettre au point est décrit au chapitre 2 ainsi que toutes les sources d'incertitudes. Dans le chapitre 3, la mise en évidence de la sensibilité de l'appareillage est effectuée par l'étude dilatométrique de la transition de phase de second ordre d'un monocristal de sulfate de triglycine. Dans ce même chapitre les comportements dilatométriques et thermo-optiques de linbo3 et ktp sont analyses de 20c a 160c et pour plusieurs longueurs d'onde. Ces données métrologiques sont mises à profit au chapitre 4 pour: (a) prévoir les variations des angles d'accord de phase non critique pour la SHG en type 2 dans le cas de KTP; (b) déterminer la température de phase matching non critique pour la même interaction, en type 1, dans le cas de linbo3 et d'en prévoir la largeur thermique