当光纤的几何尺寸（主要是纤芯直径d1）远远大于光波波长时（约1µm），光纤中会存在着几十种乃至几百种传播模式。不同的传播模式具有不同的传播速度与相位，导致长距离的传输之后会产生时延、光脉冲变宽。这种现象叫做光纤的模式色散（又叫模间色散）。
模式色散会使多模光纤的带宽变窄，降低了其传输容量，因此多模光纤仅适用于较小容量的光纤通信。
总之多模光纤芯径大（62.5mm或50mm），允许上百个模式传输，色散大，工作波长在850nm。
多模光纤的传输距离
相对于双绞线，多模光纤能够支持较长的传输距离；
在10mbps及100mbps的以太网中，多模光纤最长可支持2000米的传输距离；
而于1GbpS千兆网中，多模光纤最高可支持550米的传输距离；
在10Gbps万兆网中，多模光纤OM3可到300米，OM4可达500米；
什么是单模光纤
当光纤的几何尺寸（主要是芯径）可以与光波长相近时，如芯径d1 在5～10µm范围，光纤只允许一种模式（基模HE11）在其中传播，其余的高次模全部截止，这样的光纤叫做单模光纤。
由于它只有一种模式传播，避免了模式色散的问题，故单模光纤具有极宽的带宽，特别适用于大容量的光纤通信。因此，要实现单模传输，必须使光纤的诸参量满足一定的条件，通过公式计算得出，对于NA=0.12 的光纤要在λ=1.3µm以上实现单模传输时，光纤纤芯的半径应≤4.2µm，即其纤芯直径d1≤8.4µm。
由于单模光纤的纤芯直径非常细小，所以对其制造工艺提出了更苛刻的要求。
单模光纤传输距离
单模光纤的纤芯直径为8.3μm，包层外直径125μm，单模光模块的工作波长为1310nm、1550nm，单模光纤相比于多模光纤可支持更长传输距离，在100Mbps的以太网以至1G千兆网，单模光纤都可支持超过5000m的传输距离。
单模光模块中使用的器件是多模光模块的两倍，所以单模光模块的总体成本要高于多模光模块；单模光模块的传输距离可达150至200km；多模光模块的传输距离仅可达2km。
