大家都知道光纖分單模與雙模，而單模光纖和多模光纖具有不同的特性，不同的應用場合。然而大家往往無法直觀認識到二者的區別，下面特就為大家大體闡述一下他們的特點。

光是一種頻率極高(3×1014Hz)的電磁波，根據波動光學、電磁場以及麥克斯韋式方程組，人們對光波在光纖中傳輸這一現象進行數學建模，并求解，通過對方程解的分析，利用單模和多模光纖這兩種情況來對解進行概括。當它在光纖中傳播時，根據波動光學、電磁場以及麥克斯韋式方程組求解等理論發現：

當光纖纖芯的幾何尺寸遠大于光波波長時，該波長光波在光纖中會以幾十種乃至幾百種傳播模式（傳輸路徑）進行傳播，如TMmn模、TEmn模、HEmn模等等(其中m、n=0、1、2、3、……)。其中HE11模被稱為基模，其余的皆稱為高次模。此時，這根光纖就可以稱為多模光纖，但要注意前提條件是，相對于某一特定波長而言。

當光纖的幾何尺寸(主要是芯徑)可以與光波長相近時，如芯徑d1 在5～10μm范圍，光纖只允許一種模式(基模HE11)在其中傳播，其余的高次模全部截止，這樣的光纖叫做單模光纖（對于該特定波長）。

所以，單模光纖與多模光纖是相對于特定波長而言，相同的光纖在不同的波長可能是單模也可能是多模。

另一方面看，多模光纖中會存在著幾十種乃至幾百種傳播模式。對于同一波長的光脈沖，不同的傳播模式具有不同的傳播速度與相位，導致長距離的傳輸之后會產生時延、光脈沖變寬。這種現象叫做光纖的模式色散(又叫模間色散)。模式色散會使多模光纖的帶寬變窄，降低了其傳輸容量，限制了兩個中繼器之間的傳輸距離和帶寬，因此多模光纖僅適用于較小容量的光纖通信。多模光纖的折射率分布大都為拋物線分布即漸變折射率分布。其纖芯直徑約在50μm左右。

單模光纖只有一種模式傳播，避免了模式色散的問題，故單模光纖具有極寬的帶寬，特別適用于大容量的光纖通信。因此，要實現單模傳輸，必須使光纖的諸參量滿足一定的條件，通過公式計算得出，對于NA=0.12 的光纖要在λ=1.3μm以上實現單模傳輸時，光纖纖芯的半徑應≤4.2μm，即其纖芯直徑d1≤8.4μm。由于單模光纖的纖芯直徑非常細小，所以其拉制工藝要求較高。與之配套的光端設備價格較高，單模光纖的帶寬超過10Gbps。