SPM là hiệu ứng xảy ra khi cường độ quang đưa vào thay đổi, hiệu suất khỳc xạ của sợi quang cũng biến đổi theo (núi cỏch khỏc là chiết suất của mụi trường truyền dẫn thay đổi theo cường độ ỏnh sỏng truyền trong đú), ta cú:
n = n0 + ∆nNL = n0 + n2 2
E (3.10)
Trong đú:
n0 là chiết suất tuyến tớnh
n2 là hệ số chiết suất phi tuyến tớnh (n2 = 1,22.10-22 đối với sợi SI) E là cường độ trường quang.
Hiệu ứng này gõy ra sự dịch pha phi tuyến ΦNL của trường quang khi lan truyền trong sợi quang (đạo hàm của pha tức là tần số). Giả sử bỏ qua suy hao thỡ sau khoảng cỏch L, pha của trường quang sẽ là:
( ) NL const n n L nL Φ + = + = = Φ λ π λ π 2 0 2 E2 2 (3.11)
Đối với trường quang cú cường độ khụng đổi, hiệu ứng SPS chỉ làm quay pha của trường quang, do đú ớt ảnh hưởng đến chất lượng của hệ thống. Tuy nhiờn đối với trường quang cú cường độ thay đổi thỡ dịch pha phi tuyến ΦNL sẽ thay đổi theo thời
gian. Sự thay đổi theo thời gian này cũng cú nghĩa là trung xung tớn hiệu sẽ tồn tại nhiều tần số quang khỏc với tần số trung tõm v0 một giỏ trị là δvNL, với:
δvNL = (-1/2π)(δvNL/δt) (3.12) Hiện tượng này cũn gọi là hiện tượng dịch tần phi tuyến làm cho sườn sau của xung dịch đến tần số f<f0 và sườn trước của xung dịch đến tần số f>f0. Điều này cũng cú nghĩa là phổ của tớn hiệu đó bị dón trong quỏ trỡnh truyền, đặc biệt khi khoảng cỏch giữa cỏc kờnh gần nhau, hiện tượng dón phổ do SPM cú thể dẫn đến giao thoa gõy xuyờn nhiễu giữa cỏc kờnh. Nếu xột đến ảnh hưởng của tỏn sắc thỡ sẽ thấy dạng xung bị biến đổi dọc theo sợi (tỏn sắc tớch luỹ theo sự tăng lờn của chiều dài tuyến). Nếu goi D là hệ số tỏn sắc của sợi, thỡ:
Với D<0: thành phần tần số cao (f>f0) sẽ lan truyền nhanh hơn thành phần tần số thấp (f<f0), do đú xung bị dón ra.
Với D>0: thành phần tần số cao (f>f0) sẽ lan truyền chậm hơn thành phần tần số thấp (f<f0) làm cho xung bị co lại.
Sự biến đổi cụng suất quang càng nhanh thỡ sự biến đổi tần số quang cũng càng lớn, làm ảnh hưởng lớn đối với xung hẹp, khú khăn trong việc nõng cao tốc độ trong hệ thống.