Tín hiệu được xử lý trong thiết bị phân tích quang phổ gồm các quá trình như sau: Ánh sáng được từ đầu thu được đưa tới một thấu kính hội tụ. Thấu kính này có nhiệm vụ tập trung ánh sáng để đưa tới thiết bị tách bước sóng. Thiết bị tách bước sóng được dùng phổ biến là một cách tử nhiễu xạ. Hệ thống cách tử nhiễu xạ này có thể quay quanh một trục với góc quay rất nhỏ và có thể điều chỉnh góc quay bất kỳ để sao cho tia sáng cần phân tích chiếu đúng vào phần thu tín hiệu đơn sắc tiếp theo. Ánh sáng đơn sắc từ cách tử được chiếu vào một photodiot rất nhạy sáng. Chức năng của photodiot này là cảm biến với những thay đổi rát nhỏ về cường độ ánh sáng. Các mạch điện tử sẽ chuyển từ tín hiệu quang sang tín hiệu điện để đưa tới bộ khuếch đại tín hiệu tiếp theo. Bộ khuếch đại tín hiệu có chức năng khuếch đại tín hiệu điện thu được từ phía sau photodiode. Tín hiệu sau khi được khuếch đại sẽ được số hóa thành các thành phần tín hiệu rời rạc. Khối xử lý tín hiệu sẽ phân tích và chuyển tín hiệu từ miền thời gian sang miền tần số bằng thuật toán Fourier. Nguyên lý hoạt động và các thuật toán FFT hoàn toàn tương tự với các thiết bị phân tích tín hiệu điện. Cuối cùng, dạng phổ của tín hiệu quang sẽ được hiển thị trên màn hình theo miền tần số.
Về nguyên lý hoạt động, thiết bị phân tích tín hiệu quang cũng tương tự thiết bị phân tích tín hiệu điện. Sự khác nhau là ở khối xử lý tín hiệu đầu vào. Chức năng của khối cách tử trong máy phân tích quang giống với bộ lọc băng tần của thiết bị phân tích tín hiệu điện. Kết quả cuối cùng của hai thiết bị này là hoàn toàn tương tự nhau.
Phương pháp được sử dụng để đo PMD dựa trên cơ sở phương pháp phân tích với bộ phản xạ cố định. Phương pháp này yêu cầu một nguồn phát phân cực băng rộng tại một đầu và một bộ phân tích phổ quang phân cực (khả biến) tại đầu kia [9].