Το καλώδιο οπτικών ινών μονής λειτουργίας μεταφέρει μια ενιαία έντονη δέσμη παράλληλων ακτίνων φωτός που συνήθως εκπέμπονται από μια δίοδο λέιζερ έγχυσης (ILD) μέσω ενός φακού ευθυγράμμισης ακτίνων. Η ακτίνα στη συνέχεια ταξιδεύει προς τα κάτω σε ένα στενό οπτικό κανάλι για τη μετάδοση ψηφιακού σήματος σε μεγάλες αποστάσεις. Τυπικά κατασκευασμένες από γυαλί, αυτές οι ίνες προσφέρουν μεγαλύτερα εύρη ζώνης και λιγότερη απώλεια σήματος από τις πολύτροπες ίνες. Οι πυρήνες τους είναι λεπτότεροι από ανθρώπινη τρίχα, έχουν διάμετρο περίπου οκτώ μικρά (μm), τυλιγμένοι σε επένδυση περίπου 125 μm και μεταδίδουν φως λέιζερ σε μεγαλύτερα μήκη κύματος περίπου 1,300 ή 1,550 νανόμετρα (nm). Με μικρότερο δείκτη διάθλασης από τις πολύτροπες ίνες, το έντονο φως λέιζερ ταξιδεύει παράλληλα με τον άξονα της ίνας, ελαχιστοποιώντας τις διασπορές παλμών και άλλες υποβαθμίσεις του σήματος που συμβαίνουν στα κύματα συνυφασμένης πολυτροπικής ίνας. Αυτές οι ακριβότερες ίνες απλής λειτουργίας εξυπηρετούν ανάγκες μεγάλων αποστάσεων σε τηλεπικοινωνιακά δίκτυα και καλωδιακά τηλεοπτικά δίκτυα.
Ένα λέιζερ εγχέει το καλώδιο οπτικών ινών single mode υψηλού εύρους ζώνης με φως στενού φασματικού πλάτους. Ένα μακρύ σκέλος γυάλινης ίνας τυπικά διαδίδει τη μετάδοση λέιζερ με τη χρήση της πολυπλεξίας διαίρεσης κυμάτων (WDM), η οποία διαιρεί τα σήματα με διαφορετικά μήκη κύματος για να αυξήσει την απόδοση μετάδοσης. Αυτό βελτιώνει σημαντικά τον ρυθμό μετάδοσης μιας λειτουργίας μέσω οπτικών ινών πολλαπλών λειτουργιών, έως και 50 φορές τη δυνητική απόσταση.
Το απλό κύμα φωτός στον πιο σφιχτό πυρήνα ουσιαστικά εξαλείφει τις παραμορφώσεις από παρεμβολές ή απώλειες φωτός. Αυτό δημιουργεί τις υψηλότερες ταχύτητες μετάδοσης από πομπό σε δέκτη από οποιαδήποτε ίνα. Λειτουργεί ανεξάρτητα από ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές (EMI) και απαγορεύει την υποκλοπή εξαλείφοντας τη διαρροή σήματος. Τα μήκη κύματος φωτός γύρω στα 1,300 nm εξυπηρετούν για μικρότερες αποστάσεις και τα 1,500 nm εξυπηρετούν μεγαλύτερες αποστάσεις.
Μια δίοδος εκπομπής λέιζερ στέλνει το φωτεινό σήμα κάτω από το καλώδιο οπτικών ινών single mode. Όπως οι μπάλες του πινγκ πονγκ μέσω ενός σωλήνα ελαφρώς μεγαλύτερης διαμέτρου, το φως, που δεν μπορεί να σταματήσει, να αναπηδήσει, να διαφύγει ή να γυρίσει πίσω, ταξιδεύει προς τα εμπρός μέσω ενός πυρήνα που περιβάλλεται από μη απορροφητική επένδυση που είναι δέκα φορές παχύτερο. Το μήκος κύματος διαδίδεται συνεχώς προς τα εμπρός με αδυναμία διάθλασης, ανάκλασης ή διασποράς ως θερμότητα εντός του κυματοδηγού. Δεν έχει πού αλλού να πάει, εκτός αν συναντήσει απορροφητικά κατασκευαστικά ελαττώματα ή σφάλματα εγκατάστασης ή σύνδεσης.
Οι παλμοί του σήματος μπορεί να ταξιδεύουν μέσω αναγεννητών ή εξασθενητών μέχρι να φτάσουν σε έναν δέκτη. Εκεί, μια φωτοδίοδος αποκωδικοποιεί τις κυματομορφές περίπου 8,000 φορές το δευτερόλεπτο, μετατρέποντάς τις ξανά σε ηλεκτρονικά σήματα υπολογιστή ως ψηφιακά δεδομένα και πληροφορίες ήχου/βίντεο. Αυτό είναι σαν να διαβάζεις ένα ολόκληρο σύνολο εγκυκλοπαιδειών 24 τόμων σε ένα δευτερόλεπτο.
Στο καλώδιο οπτικών ινών μονής λειτουργίας, αυτή η μορφή διάδοσης χαμηλών απωλειών και χαμηλότερης τάξης μπορεί να λειτουργήσει μόνο πάνω από ένα συγκεκριμένο μήκος κύματος αποκοπής. Αυτό είναι γνωστό ως δείκτης βημάτων μονής λειτουργίας (SM). Αυτό σημαίνει ότι επιλέγονται μόνο ευθείες δέσμες φωτός για μετάδοση μονής λειτουργίας. Δεν αναμιγνύονται ούτε αναπηδούν με διαφορετικούς ρυθμούς στις πολλαπλές διαδόσεις κυμάτων, όπως μέσω των ευρύτερων πυρήνων των πολύτροπων ινών.
Διαφορετικοί τύποι καλωδίων οπτικών ινών μονής λειτουργίας περιλαμβάνουν ίνα αποκοπής ή μετατόπισης διασποράς, ίνα με μετατόπιση μη μηδενικής διασποράς, ίνα αιχμής χαμηλής κατανάλωσης νερού και άλλα. Γνωστό και ως οπτική οπτική ίνα mono-mode ή uni-mode, χρησιμοποιείται κυρίως για δίκτυα ευρείας περιοχής (WAN). Ωστόσο, έχει λάβει αυξημένη προσοχή από τα τοπικά δίκτυα (LAN), τα οποία επεκτείνουν την εμβέλειά τους σε μεγαλύτερες αποστάσεις σε χώρους όπως πανεπιστημιουπόλεις ή εταιρικές πανεπιστημιουπόλεις. Αυτά τα καλώδια υψηλότερου κόστους έχουν περιοριστικούς παράγοντες, όπως η ακτίνα κάμψης, επομένως πρέπει να προγραμματιστούν προσεκτικά πριν από την εγκατάσταση από εξειδικευμένο τεχνικό.