当强光学脉冲在非偏振保持光纤中传播时，其偏振态变化是非线性的（即，与强度有关）。准确的来说病去世线偏振方向的旋，而是变成椭偏振态。这一效应的物理起因与自相位调制和交叉相位调制，以及光纤中的双折射有关。如果脉冲通过一个偏振器，功率通过率与光功率也有关。 

由于非线性偏振旋转影响光纤放大器系统的工作，它常用在光纤激光器中用于被动锁模（参阅锁模光纤激光器）。一种典型的结构包含一些光纤偏振控制器或者波片，调节使最大的透射率对应得到最高光强。因此这种结构可看做人为控制的饱和吸收器。由于克尔效应非常快，因此吸收器也很快，且其强度可通过调节偏振控制器来改变。因此利用非线性偏振旋转的模式锁定非常有优势。但是，很大的确定是最佳偏振设置会随温度变化，因此需要重新调节，在实验上定量化和实现特定的调制深度和饱和功率比较困难。 

另一种对环境不太敏感的利用非线性偏振旋转的锁模技术可以采用高双折射光纤（偏振保持）和法拉第旋转器。但是，这种装置不太容易实现全光纤装置。 

利用非线性偏振旋转的模式锁定技术也称为偏振附加脉冲锁模。附加脉冲锁模最早是用在体激光器中。其中干涉发生在两束在激光器装置中不同方式传播的光束之间，二者在传播过程中产生了不同的克尔非线性。但是，非线性偏振旋转也可以是在同样路径传播的不同偏振成分之间的干涉。二者之间的不同是交叉相位调制也会发生在非线性偏振旋转中。