光纖的色散是一種物理效應，由於光纖中傳輸的光信號的不同頻率成分或不同模式分量以不同的速度傳播，隨着傳輸距離的增加，這些不同成分的光的傳輸時延不同，導致脈衝展寬和信號失真。
光纖色散主要分爲三種類型，包括模式色散、材料色散和波導色散。模式色散主要發生在多模光纖中，由於不同傳輸模式的路徑不同，導致不同模式到達出射端的時間不同，從而引起脈衝展寬。材料色散是由於光纖材料（如石英玻璃）的折射率對不同傳輸光波長的不同值造成的。波導色散則是由光纖纖芯與包層間很小的折射率差別引起的，它影響光在光纖界面產生全反射時的傳輸路徑。這些效應共同導致光脈衝在光纖中傳輸時發生時間展寬。
在單模光纖中，由於不存在模式色散，其傳輸帶寬主要受材料色散和波導色散的影響。