Tính lỡng chiết của sợi cũng dẫn đến sự mở rộng của xung. Nếu xung đầu vào là phân cực, thì hai thành phần khác nhau dọc theo trục của sợi sẽ có vận tốc nhóm chúng khác nhau dẫn đến sự mở rộng của xung. Hiện tợng này đợc gọi là sự tán sắc phân cực.
Những sợi tính lỡng chiết không thay đổi (những sợi bảo trì phân cực) xung mở rộng đợc đánh giá bằng khoảng thời gian trễ ∆T giữa hai thành
phần phân cực trong thời gian lan truyền xung. Một sợi dây có chiều dài L, thời gian trễ ∆T đợc xác định: ∆ = − =Lβ1 −β1 =L∆β1 v L v L T x y gy gx (3.15)
ở đây x và y xác định hai thành phần trực giao phân cực của mode và
1
β
∆ có liên quan tới sự khác nhau của vận tốc nhóm của hai thành phần phân cực.
Tơng tự sự tán sắc xuyên mode giá trị ∆LT xác định sự tán sắc phân cực. Thông thờng tính lỡng chiết thay đổi ngẫu nhiên dọc theo sợi. Trạng thái phân cực của ánh sáng lan truyền trong sợi thay đổi theo sự thay đổi ngẫu nhiên tính lỡng chiết của sợi. Trong trờng hợp những xung quang học, trạng thái phân cực khác nhau đối với những thành phần phổ khác nhau. Những ảnh hởng đó làm cho xung mở rộng. Điều này đợc xác định theo sự mở rộng xung ứng (PMD)
Nói chung nghiên cứu PMD khá phức tạp vì bản chất thống kê của nó. Ta xét một mẩu sợi đơn giản cắt thành nhiều đoạn. Tính lỡng chiết của sợi và sự định hớng của trục là hằng số trong mỗi đoạn. Sự lan truyền của mỗi thành phần tần của một xung quang học xuyên qua toàn bộ chiều dài sợi, và đợc xác định bởi ma trận Jones phức có đợc do sử dụng những ma trận Jones hoá cho mỗi đoạn. Ma trận Jones phức cho thấy bất kì sợi nào cũng tồn tại hai trạng thái phân cực, trạng thái phân cực ở đầu ra của sợi là độc lập với tần số vào mặc dù sự thay đổi tính lỡng chiết trong sợi là ngẫu nhiên. Một xung quang học đợc phân cực dọc theo hai trạng thái này tách thành hai thành phần chạy ở những tốc độ khác nhau.
Thời gian trể ∆T cho hai trạng thái của sự phân cực là lớn. Những trạng thái của sự phân cực cung cấp một cơ sở tiện lợi để tính toán ∆T . Sự mở rộng xung PMD đợc mô tả bởi nghiệm thực của ∆T , có đợc sau khi lấy trung bình tính lỡng chiết. Có thể tính giá trị trung bình này là:
]1 1 ) [exp( ) ( 2 ) ( 2 2 1 2 = ∆ − + − c c c T l z l z l z β σ (3.16)
Với lc là chiều dài tơng quan, chiều dài qua đó hai thành phần phân cực liên quan với nhau. Giá trị lc có thể thay đổi trong phạm vi rộng từ 1m đến 1km đối với các sợi khác nhau. Đối với những khoảng cách ngắn sao cho
z<<lc, từ phơng trình (3.16) đối với một sợi phân cực là σT =(∆β1)z. Đối với khoảng cách z>1 km, sự mở rộng xung thu đợc khi sử dụng điều kiện z>>lc.
Cho một sợi chiều dài L, σ T xấp xỉ bằng :
LD D L lc p T ≈(∆β1) 2 ≡ σ (3.17)
Với Dp là tham số PMD , giá trị Dp Thay đổi từ 0.01-10ps/ km. Những sợi đợc sản xuất trong những năm 1980 có Dp >0.1ps/ km. Những sợi hiện nay đợc thiết kế sao cho nó có PMD thấp Dp<0.1ps/ km. Vì sự phụ thuộc vào L, sự mở rộng xung ứng là nhỏ có thể so sánh đợc với hiệu ứng GVD. Thực vậy với σT~1ps, chiều dài sợi L~100km có thể bỏ qua cho những chiều rộng xung >10ps.
Tuy nhiên PMD chỉ trở thành yếu tố giới hạn cho những hệ thống sóng ánh sáng vận hành ở những khoảng cách dài, ở tốc độ truyền bít lớn. Phơng trình (3.16) giả thiết mối liên kết sợi có phụ thuộc vào sự phân cực và phụ thuộc vào sự mất mát. Sự phụ thuộc vào sự phân cực có thể làm mở rộng xung. Đồng thời những hiệu ứng trễ và PMD bậc cao ảnh hởng tới tốc độ truyền bít cao (40 Gb/s hoặc lớn hơn). Hiệu ứng PMD đợc loại trừ bằng bộ bù PMD.
