光纤的圆柱对称性使得电场矢量的径向与切向分量能够自然地分离。不过,这些偏振态近乎简并,故而具备圆对称性的光纤通常采用正交线偏振来予以阐释。

这种近乎简并的情形极易被任何打破光纤圆柱对称性的应力或瑕疵所干扰。任何这类对称性的破坏情况(可能在制造进程中偶然产生或者被有意引入),都会致使出现两种正交偏振模式,且它们的传播常数略有差异。这两种模式未必是线偏振的,一般而言,它们呈现为两种椭圆偏振态。这种偏振态的分裂现象被称作双折射。
两种偏振态之间有效折射率的不同会促使偏振态(SOP)历经多种椭圆度与方向的变化而演变。在经过一定的传播距离之后,两种模式的相位会产生 2π 的整数倍差异,进而形成与输入时相同的偏振态。
这一特征长度即被称为两种偏振之间的拍长,它是衡量光纤固有双折射特性的一个重要指标。偏振之间的时间延迟有时也被叫做偏振色散,这是由于它对光通信链路产生的影响与模间色散有相似之处。
倘若此延迟远小于光源的相干时间,那么相干性就能够得以维持,光纤中的光也会保持完全偏振的状态。然而,对于光谱宽度较宽的光源来说,两种偏振之间的延迟有可能超出光源的相干时间,如此一来,就会产生从光纤射出时处于部分偏振或者非偏振状态的光。
此时正交偏振几乎不存在统计相关性。输出的偏振态会对含有偏振元件的系统产生极为关键的影响。对于那些产生非偏振输出的链路,当光穿过输出端的偏振元件时,会出现 3dB 的功率损耗。
刻意引入双折射能够用于保障偏振的稳定性。椭圆形或者双芯的几何结构可以引入较大的双折射,从而使一对(近似)线偏振模式相互分离。它还往往会在不同模式之间产生损耗差异。
双折射与损耗差异的相互结合正是保偏光纤的核心原理。就像在光纤系统的阐述中将会提及的那样,存在一类传输技术需要对传输光的偏振进行把控,所以保偏光纤就成为了必不可少的要素。