当单色光在各向同性介质的界面折射时，折射光线只有一束，且遵循折射定律。但当光线从空气进入某些晶体时，情况就不那么简单了，有些晶体能使一条单色的入射光线分成两条折射的光线。在这两条折射光线中，一条折射光线遵循熟知的折射定律，称为寻常光或o光；另一条当入射光线的入射角为零时也存在，入射角的正弦与折射角的余弦之比不是常数，且折射光线与入射光线一般不在同一面内，它不遵循折射定律，称之为非常光或e光。这种现象称为双折射。当偏振光在具有双折射性质的介质中传输时，由于o光和e光的传输速度不同，引起一光线相对另一光线产生相位推迟，从而引起光的偏振态发生改变。光偏振控制器就是利用此理论研制而成的。

理想的单模光纤是圆对称的，是各向同性介质，光在其内传播与偏振方向无光。然而实际上完全圆对称的光纤是不存在的，它与单轴晶体一样具有双折射特性。这一特性将使注入到光纤中的线偏振光以两个相互垂直模式和传播，其传播速度稍有不同，以模式双折射率B表示，定义为

B=（βx-βy）λ/2π

式中，B为和两线偏振光的折射率差；βx、βy为两偏振模式各自的传播常数；λ为真空中的波长。

与波片影响偏振态相似，在光纤中传输光的偏振态也将沿光纤的长度方向连续变化，偏振态随光纤长度的变化如图1-2所示。假设把一束线偏振光注入光纤，它将被分成和两种模式并分别在x轴和y轴上作直线偏振传输。由于两模式的传输常数β不同，在沿光纤长度方向的任意位置，其偏振态由Ex和Ey的矢量合成。设在光纤的a点时，两模式矢量Ex和Ey的振动相位相同，其合成偏振态为线性偏振；b点时由于传播速度的差异，使得两矢量Ex和Ey的相位差变为π/2，其合成偏振态将变为圆偏振；c点两矢量Ex和Ey的相位差变为π，其偏振态又变为线偏振，但与a点相比旋转了90°；d点两矢量Ex和Ey的相位差变为3π/2，偏振态变为圆偏振，但旋转方向与b点相反；e点两矢量Ex和Ey的相位差变为2π，其偏振态又回到a点状态；依此类推，沿着光纤偏振态将循环变化下去，这与偏振态随波片的厚度变化现象相似。因此可根据全波片、半波片、四分之一波片的制备原理，用光纤制备λ、λ/2、λ/4光纤型推迟环。 [1]