A causa del diametro di nucleo molto piccolo, i cavi ottici a singolo modo possono permettere la propagazione di un solo raggio di luce. Ciò consente la trasmissione di segnali dati su distanze incredibilmente lunghe con una perdita di potenza inferiore rispetto ai cavi multimodo. Questi cavi vengono utilizzati in reti di telecomunicazione su lunghe distanze, utilizzate per connettere varie città o persino interi paesi. In grandi aziende con uffici in più luoghi, i cavi ottici a singolo modo forniscono connessioni ad alta velocità affidabili tra diverse regioni.