Các hiệu ứng phi tuyến trong hệ thống thông tin quang ghép b−ớc sóng WDM là một trong những nguyên nhân chính dẫn đến hạn chế tốc độ và cự ly của hệ thống. Việc tìm kiếm các giải pháp để hạn chế ảnh h−ởng của các yếu tố này là một trong những mục tiêu quan trọng của các nhà nghiên cứu chế tạo. Tuy nhiên, về khía cạnh khác các hiệu ứng này cũng rất quan trọng trong công nghệ chuyển đổi b−ớc sóng và khuếch đại tín hiệu trong hệ thống thông tin quang. Trong ch−ơng này chủ yếu chỉ xét mặt ảnh h−ởng tiêu cực của nó nh− là những tác nhân gây nhiễu cho hệ thống, ví dụ gây ra một số hiện t−ợng nh− xuyên âm giữa các kênh, suy giảm mức công suất tín hiệu của từng kênh dẫn đến suy giảm tỷ số tín hiệu trên tạp âm.
Trong hệ thống thông tin quang, các hiệu ứng phi tuyến sẽ xảy ra khi công suất tín hiệu trong sợi quang v−ợt quá một mức nào đó và đối với các hệ thống WDM thì mức công suất này thấp hơn nhiều so với các hệ thống đơn kênh. Trong tr−ờng hợp công suất quang lan truyền trong sợi quang t−ơng đối nhỏ nghĩa là số l−ợng b−ớc sóng ghép trong sợi quang bé thì ảnh h−ởng của hệ số suy hao và chỉ số chiết suất trong hệ thống là thấp và có thể bỏ qua. Nh−ng nếu công suất lan truyền trong sợi quang lớn nghĩa là số b−ớc sóng ghép tăng lên, đến một ng−ỡng nào đấy sẽ xuất hiện các hiệu ứng phi tuyến, nghĩa là cả suy hao và chiết suất sẽ phụ thuộc vào công suất tín hiệu. Đây cũng là nguyên nhân chính dẫn đến hạn chế tốc độ, dung l−ợng và cự ly của các hệ thống ghép kênh quang ghép b−ớc sóng WDM.
Các hiệu ứng phi tuyến có thể phân thành hai loại. Loại thứ nhất xuất hiện khi sóng ánh sáng bị tán xạ trong môi tr−ờng truyền dẫn do quá trình t−ơng tác của sóng ánh sáng với các photon (dao động phân tử) của silicat. Đặc tr−ng cho loại tán xạ này là hiệu ứng tán xạ Brillouin và tán xạ Raman. Loại này đôi khi cũng gọi là hiệu ứng tán xạ không đàn hồi. Loại thứ hai đặc tr−ng bởi sự phụ thuộc của chiết
suất vào công suất của tín hiệu quang. Loại này bao gồm hiệu ứng trộn 4 sóng FWM, hiệu ứng tự điều chế pha SPM, hiệu ứng điều chế pha chéo XPM
Ngoại trừ SPM và XPM, các hiệu ứng còn lại gây ra khuếch đại tín hiệu một số kênh đồng thời giảm tín hiệu một số kênh khác. Các hiệu ứng SPM, XPM có tác động thay đổi pha của tín hiệu và là nguyên nhân của hiện t−ợng dãn phổ và điều đó dẫn đến thay đổi thiệt thòi công suất (penalty) do tán sắc. Trong ch−ơng này chúng ta sẽ lần l−ợt xem xét các hiệu ứng phi tuyến trong quang sợi khi ghép kênh đa b−ớc sóng.