光纤中的非线性效应, 诸如受激拉曼散射(SRS)、 受激布里渊散射(SBS)以及光学克尔效应, 在通信 和光信号处理领域有诸多应用。在克尔效应中，导光介质材料的折射率随光功率变化，这将导致一系列次级效应，例如自相位调制(SPM)、交叉相位调制 (XPM)、四波混频(FWM)、以及非稳态调制。利用克尔效应的应用包括光参量放大、频率转换、相位耦合、脉冲压缩与产生、光孤子传输等。 高非线性光纤的设计需要考虑以下几个方面：Shou先，光纤要有高的非线性以获得有效的非线性相互作用；其次光纤须有较低的损耗以增加有效作用长度 Leff。再者，对于各种应用，光纤要有相匹配的色散特性。最后，非线性光纤须有低的偏振模式色散(PMD)。对于石英基的高非线性光纤，折射率剖面的设计对于满足以上要求起重要作用。在高非线性光纤的设计中，小的芯区有效面积 Aeff，低的色散斜率以及远小于工作波长的截止波长必须同时实现。 高非线性光纤不但拥有较高的非线性，且同时拥有很低的色散斜率。采用灵活的 W 型剖面设计，在阶跃折射率芯周围引入低折射率内包层。