Yksimuotoinen kuituoptinen kaapeli kuljettaa yhden voimakkaan rinnakkaisen valonsäteen, jonka ruiskutuslasidiodi (ILD) yleensä säteilee suoristavan kollimoivan linssin läpi; säde kulkee sitten kapeaa optista kanavaa pitkin pitkän matkan digitaalisen signaalin siirtoa varten. Tyypillisesti lasista valmistetut kuidut tarjoavat suuremman kaistanleveyden ja pienemmän signaalin menetyksen kuin monimuotokuidut. Niiden ytimet ovat ohuempia kuin ihmisen hiukset, halkaisijaltaan noin kahdeksan mikronia (µm), kääritty noin 125 µm: n päällysteeseen ja lähettävät laservaloa korkeammilla aallonpituuksilla, noin 1,300 tai 1,550 nanometriä (nm). Vähemmän indeksin taittumisella kuin monimuotokuiduilla, voimakas laservalo kulkee yhdensuuntaisesti kuidun akselin kanssa minimoiden pulssidispersioita ja muita signaalin heikkenemisiä, joita esiintyy monimuotokuitujen kudoksissa. Nämä kalliimmat yksimuotoiset kuidut palvelevat pitkän matkan tarpeita tietoliikenne- ja kaapelitelevisioverkoissa.
Laser ruiskuttaa suuren kaistanleveyden yksimuotoisen kuituoptisen kaapelin kapean spektrin leveydellä. Pitkä lasikuitulanka levittää tyypillisesti laserlähetystä käyttämällä aallonjakoista multipleksointia (WDM), joka jakaa signaalit eri aallonpituuksilla lähetyksen läpimenon lisäämiseksi. Tämä parantaa suuresti yksimoodisen lähetysnopeutta multimode-kuidun yli jopa 50-kertaisella potentiaalietäisyydellä.
Tiiviimmän ytimen yksittäinen valoaalto poistaa käytännössä valon häiriöistä tai häviöistä aiheutuvat vääristymät. Tämä tuottaa suurimman lähetysnopeuden lähettimestä vastaanottimeen mistä tahansa kuidusta. Se toimii riippumatta sähkömagneettisista häiriöistä (EMI) ja estää salakuuntelun poistamalla signaalivuodot. Valon aallonpituudet noin 1,300 nm palvelevat lyhyempiä etäisyyksiä ja 1,500 nm pitempiä etäisyyksiä.
Lähettävä laserdiodi lähettää valosignaalin alas yksimuotoisesta kuituoptisesta kaapelista. Kuten pingispallot hieman suuremman halkaisijan omaavan putken läpi, valo, joka ei pysty pysähtymään, pomppimaan, pakenemaan tai kääntymään taaksepäin, kulkee eteenpäin ytimen läpi, jota ympäröi imemätön verhous, joka on kymmenen kertaa paksumpi. Aallonpituus etenee jatkuvasti eteenpäin kykenemättä taittumaan, heijastumaan tai hajottamaan lämpöä aaltojohdon sisällä. Sillä ei ole muuta paikkaa, paitsi jos se havaitsee absorboivia valmistusvirheitä tai asennus- tai liitäntävirheitä.
Signaalipulssit voivat kulkea regeneraattoreiden tai vaimenninten läpi, kunnes ne saavuttavat vastaanottimen. Siellä fotodiodi dekoodaa aaltomuodot noin 8,000 kertaa sekunnissa ja muuntaa ne takaisin sähköisiksi tietokoneiden signaaleiksi digitaalisiksi tiedoiksi ja ääni-/videotiedoiksi. Tämä on kuin koko 24-osaisen tietosanakirjan lukeminen sekunnissa.
Yksimuotoisessa kuituoptisessa kaapelissa tämä pienen häviön alimman etenemisen muoto voi toimia vain tietyn raja-aallonpituuden yläpuolella. Tätä kutsutaan yksimuotoiseksi (SM) askelindeksiksi. Tämä tarkoittaa, että yksimuotoiseen lähetykseen valitaan vain suorat valonsäteet; ne eivät sekoitu tai pomppivat eri nopeuksilla monimoodiaallon etenemisessä, kuten monimuotokuitujen laajemmilla ytimillä.
Eri tyyppisiä yksimuotoisia kuituoptisia kaapeleita ovat katkaisu- tai dispersio-siirretty kuitu, ei-nolla dispersio-siirretty, matalan veden huippukuitu ja muut. Tunnetaan myös nimellä mono- tai uni-mode-kuitu, ja sitä käytetään pääasiassa laaja-alaisiin verkkoihin (WAN); se on kuitenkin saanut enemmän huomiota lähiverkkoista (LAN), jotka ulottavat ulottuvuutensa suuremmille etäisyyksille esimerkiksi yliopistojen tai yritysten kampuksilla. Näillä kalliimmilla kaapeleilla on rajoittavia tekijöitä, kuten taivutussäde, joten ne on suunniteltava huolellisesti ennen kuin ammattitaitoinen teknikko asentaa ne.