材料色散是由光纤材料自身特性造成的。
石英玻璃的折射率，严格来说，并不是一个固定的常数，而是对不同的传输波长有不同的值。光纤通信实际上用的光源发出的光，并不是只有理想的单一波长，而是有一定的波谱宽度。
三棱镜会把
白光分成七彩。如果把一个白光脉冲送进光纤中会不会有七个彩色脉冲输出呢？因为
石英光纤不在可见光工作，我们没有看到，但它在红外光工作会发生类似现象。
如果光纤中传播的光信号的光波长并不是很纯，也就是该光信号内含有若干个不同波长的光，那么就等同于有若干个不同波长的光信号在光纤中传播。这些不同波长的光信号经过一段距离后，由于它们的传播速度不同，结果就会出现相对时延（或称群时延差）。通常用光纤的色散d来表示光纤的群时延差，色散d表示每单位光谱宽度、单位传送距离的时延增量，具体地说，是没纳米光信号经1公里传播后引起的群时延。材料色散的单位是ps/nm·km。
当光在
折射率n的为介质中传播时，其速度v与空气中的光速C之间的关系为：
光的波长不同，折射率n就不同，光传输的速度也就不同。因此，当把具有一定光谱宽度的光源发出的光脉冲射入光纤内传输时，光的传输速度将随光波长的不同而改变，到达终端时将产生时延差，从而引起脉冲波形展宽。