Nguồn gốc của sự mở rộng xung trong trường hợp này có liên quan đến sự khúc xạ hai lần (Birefringence) của sợi ( lần lượt là chiết suất mode của các mode phân cực trực giao). Sự không đối xứng tròn của lõi tạo ra sự phản xạ hai lần do chiết suất mode ứng với các thành phần phân cực trực giao của mode cơ bản là khác nhau. Nếu xung ngõ vào kích cả hai thành phần phân cực thì nó trở nên rộng hơn do hai thành phần tán sắc dọc theo sợi có vận tốc nhóm khác nhau. Hiện tượng này gọi là tán sắc phân cực mode (PMD).
Trong những sợi có Bm là hằng số (ví dụ sợi duy trì phân cực) sự mở rộng xung ước tính từ độ trễ về mặt thời gian giữa hai trạng thái phân cực trong suốt quá trình lan truyền xung là ΔT. Đối với sợi có chiều dài L thì ΔT được cho bởi:
(13)
trong đó x, y dùng để chỉ hai mode phân cực trực giao; Δβ1có liên hệ với chênh lệch vận tốc nhóm của hai trạng thái phân cực. Phương trình (1) được sử dụng để có sự liên hệ giữa vgvới hằng số lan truyền β, và ΔT/L là đại lượng để đánh giá PMD. Đối với sợi duy trì phân cực thì ΔT/L lớn (khoảng 1ns/km) khi hai thành phần được kích
bằng nhau tại ngõ vào của sợi, nhưng có thể giảm đến 0 nhờ đưa ánh sáng dọc một trục chính .
Đối với sợi thường thì hơi khác vì Birefringence thay đổi dọc theo chiều dài sợi một cách ngẫu nhiên. Đối với một xung quang, trạng thái phân cực còn khác đối với các thành phần phổ khác nhau của xung. Trạng thái phân cực cuối cùng không là sự quan tâm đối với hầu hết các hệ thống Thông Tin Quang vì Photodetector dùng trong bộ thu không nhạy với trạng thái phân cực trừ khi sử dụng tách sóng Coherent. Vấn đề ảnh hưởng đến các hệ thống như thế này không phải là trạng thái phân cực ngẫu nhiên nhưng xung lại bị mở rộng do sự thay đổi ngẫu nhiên của Birefringence.
Một xung quang không được phân cực dọc theo hai trạng thái chính chia làm hai phần lan truyền với tốc độ khác nhau. Độ trễ nhóm vi sai ΔT lớn nhất đối với hai trạng thái phân cực chính.
Hình 2.13 Tán sắc phân cực mode