群速度色散是透明介质中光的群速度与光频率或者波长相关的现象。它通常具有准确的值，即群速度倒数对角频率（有时是对波长）的微分：

其中k是波数，与频率有关。（如果是在波导中，那么k由相位常数 β代替。）

群速度色散是单位长度的群时延色散。基本单位为s²/m。例如，二氧化硅的群速度色散在800nm时为+35 fs²/mm，而在1500nm时则为−26 fs²/mm。在这中间的某一波长（约1300 nm），是零色散波长。

在光纤中（例如，在光纤通信中），群速度色散通常定义为对波长的微分（而不是角频率）。可以通过之前提到的GVD参数来计算：

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这一参数的单位为ps/(nm km)（单位纳米波长变化单位千米传输距离的皮秒数）。例如，在1550nm（通信光纤的典型值）为20ps/(nm km)对应于−25 509 fs²/m。

由于长波长对应于光频率较小，因此有时需要实现不同正负号的GVD和D_λ。为了避免混淆，可以采用正常和反常色散来代替正色散和负色散。正常色散表示，随着光频率的增加，群速度减小；大多数都是这种情况。

根据实际情况不同，群速度色散会产生不同的效应：

1. 产生色散时间展宽或者超短脉冲压缩。

2. 光纤中，非线性效应与群速度色散密切相关。例如，光谱展宽（甚至超连续光产生）或压缩，与色散性质有关。

3. 色散也会引起参量非线性相互作用中的群速度失配。例如，它会限制倍频器、光参量振荡器或者放大器中的相互作用带宽。