偏振模色散（PMD）是存在于光纖和光器件領域的一種物理現象。
單模光纖中的基模存在兩個相互正交的偏振模式，理想狀態下，兩種偏振模式應當具有相同的特性曲線和傳輸性質，但是由于幾何和壓力的不對稱導致了兩種偏振模式具有不同的傳輸速度，產生時延，形成PMD，如圖2所示。PMD的單位通常為ps/km。
在數字傳輸系統，PMD將導致脈沖分離和脈沖展寬，對傳輸信號造成降級，并限制載波的傳輸速率。
PMD與其他色散相比，幾乎可以忽略，但是無法完全消除，只能從光器件上使之最小化。脈沖寬度越窄的超高速系統中，PMD的影響越大。