Sợi quang đơn mode (SingleModeFiber) là sợi quang chỉ có thể truyền một chế độ ở bước sóng xác định. Lõi kính ở giữa rất mỏng (đường kính lõi thường là 9 hoặc 10μm).
Do đó, độ phân tán giữa các chế độ của nó rất nhỏ, thích hợp cho liên lạc từ xa. Tuy nhiên, cũng có sự phân tán vật liệu và phân tán ống dẫn sóng, do đó sợi quang đơn mode có yêu cầu cao hơn về độ rộng phổ và độ ổn định của nguồn sáng, nghĩa là, độ rộng phổ phải hẹp và độ ổn định tốt hơn.
Sau đó, người ta phát hiện ra rằng ở bước sóng 1,31μm, độ phân tán vật liệu của sợi quang đơn mode và độ phân tán ống dẫn sóng là dương và âm và cường độ hoàn toàn giống nhau. Bằng cách này, vùng bước sóng 1,31μm đã trở thành cửa sổ làm việc lý tưởng cho truyền thông cáp quang và hiện là dải hoạt động chính của các hệ thống truyền thông cáp quang thực tế. Các thông số chính của sợi quang đơn mode thông thường 1,31μm được Liên minh Viễn thông Quốc tế ITU-T khuyến nghị trong G652 nhất định nên sợi này còn được gọi là sợi G652. Sợi đơn mode có thể được chia thành 652 sợi đơn mode, 653 sợi đơn mode và 655 sợi đơn mode.
Giải thích về “sợi đơn mode” trong tài liệu học thuật: nói chung, khi v nhỏ hơn 2,405 thì chỉ có một đỉnh trong sợi đi qua nên gọi là sợi đơn mode. Lõi của nó rất mỏng, khoảng 8-10 micron và độ phân tán chế độ rất nhỏ. Yếu tố chính ảnh hưởng đến độ rộng của dải truyền sợi quang là sự phân tán khác nhau và độ phân tán chế độ là quan trọng nhất. Độ phân tán của sợi đơn mode nhỏ nên có thể truyền ánh sáng ở dải tần rộng trong khoảng cách xa.
Sợi đơn mode có đường kính lõi 10 micron, cho phép truyền chùm tia đơn mode, có thể giảm băng thông và Phân tán phương thức. Tuy nhiên, do đường kính lõi sợi quang đơn mode quá nhỏ nên khó kiểm soát việc truyền chùm tia nên cần phải sử dụng các tia laser đắt tiền làm nguồn sáng và hạn chế chính của cáp quang đơn mode là sự phân tán vật liệu. . Cáp quang đơn mode chủ yếu sử dụng tia laser để thu được băng thông tần số cao. Vì đèn LED sẽ phát ra một số lượng lớn nguồn sáng với băng thông khác nhau nên yêu cầu về độ phân tán vật liệu là rất quan trọng. Sợi quang đơn mode có thể hỗ trợ khoảng cách truyền dài hơn sợi quang đa mode. Trong mạng Ethernet 100Mbps hoặc 1G Gigabit, cáp quang đơn mode có thể hỗ trợ khoảng cách truyền dẫn hơn 5000m xét về mặt chi phí. Từ góc độ chi phí, do bộ thu phát quang rất đắt nên chi phí sử dụng cáp quang đơn mode sẽ cao hơn chi phí của cáp quang đa chế độ.
Phân bố chiết suất tương tự như sợi quang đột ngột, đường kính lõi chỉ 8 ~ 10μm và ánh sáng truyền theo hình tuyến tính dọc theo trục lõi. Bởi vì sợi này chỉ có thể truyền một chế độ (hai trạng thái phân cực bị suy biến) nên nó được gọi là sợi đơn mode và độ méo tín hiệu của nó rất nhỏ.