光纖中的非線性效應, 諸如受激拉曼散射(SRS)、 受激布里淵散射(SBS) 以及光學克爾效應, 在通信和光信號處理領域有諸多應用。在克爾效應中，導光介質材料的折射率隨光功率的變化而變化，這將導致一系列次級效應，例如自相位調制(SPM)、交叉相位調制(XPM)、四波混頻(FWM)、以及非穩態調制。利用克爾效應的應用包括光參量放大、頻率轉換、相位耦合、脈沖壓縮與產生、光孤子傳輸等。
高非線性光纖的設計需要考慮以下幾個方面：首先，光纖要有較高的非線性系數以獲得足夠的非線性效應；其次，光纖須有較低的損耗以增加有效作用長度Leff；再者，對于各種應用，光纖要有相匹配的色散特性；最后，非線性光纖須有低的偏振模式色散(PMD)。對于石英基的高非線性光纖，為了滿足以上要求，折射率剖面的設計非常重要。在高非線性光纖的設計中，小的芯區有效面積Aeff，低的色散斜率以及遠小于工作波長的截止波長必須同時實現。
長飛公司自主研發生產的高非線性光纖不但擁有較高的非線性系數，且同時擁有很低的色散斜率。采用靈活的 W 型剖面設計，在階躍折射率芯周圍引入低折射率內包層。