當單色光在各向同性介質的界面折射時，折射光線只有一束，且遵循折射定律。但當光線從空氣進入某些晶體時，情況就不那么簡單了，有些晶體能使一條單色的入射光線分成兩條折射的光線。在這兩條折射光線中，一條折射光線遵循熟知的折射定律，稱為尋常光或o光；另一條當入射光線的入射角為零時也存在，入射角的正弦與折射角的余弦之比不是常數，且折射光線與入射光線一般不在同一面內，它不遵循折射定律，稱之為非常光或e光。這種現象稱為雙折射。當偏振光在具有雙折射性質的介質中傳輸時，由于o光和e光的傳輸速度不同，引起一光線相對另一光線產生相位推遲，從而引起光的偏振態發生改變。光偏振控制器就是利用此理論研制而成的。

理想的單模光纖是圓對稱的，是各向同性介質，光在其內傳播與偏振方向無光。然而實際上完全圓對稱的光纖是不存在的，它與單軸晶體一樣具有雙折射特性。這一特性將使注入到光纖中的線偏振光以兩個相互垂直模式和傳播，其傳播速度稍有不同，以模式雙折射率B表示，定義為

B=（βx-βy）λ/2π

式中，B為和兩線偏振光的折射率差；βx、βy為兩偏振模式各自的傳播常數；λ為真空中的波長。

與波片影響偏振態相似，在光纖中傳輸光的偏振態也將沿光纖的長度方向連續變化，偏振態隨光纖長度的變化如圖1-2所示。假設把一束線偏振光注入光纖，它將被分成和兩種模式并分別在x軸和y軸上作直線偏振傳輸。由于兩模式的傳輸常數β不同，在沿光纖長度方向的任意位置，其偏振態由Ex和Ey的矢量合成。設在光纖的a點時，兩模式矢量Ex和Ey的振動相位相同，其合成偏振態為線性偏振；b點時由于傳播速度的差異，使得兩矢量Ex和Ey的相位差變為π/2，其合成偏振態將變為圓偏振；c點兩矢量Ex和Ey的相位差變為π，其偏振態又變為線偏振，但與a點相比旋轉了90°；d點兩矢量Ex和Ey的相位差變為3π/2，偏振態變為圓偏振，但旋轉方向與b點相反；e點兩矢量Ex和Ey的相位差變為2π，其偏振態又回到a點狀態；依此類推，沿著光纖偏振態將循環變化下去，這與偏振態隨波片的厚度變化現象相似。因此可根據全波片、半波片、四分之一波片的制備原理，用光纖制備λ、λ/2、λ/4光纖型推遲環。 [1]