Einmodenfaseroptisches Kabel trägt einen einzelnen intensiven Strahl paralleler Lichtstrahlen, die normalerweise von einer Injektionslaserdiode (ILD) durch eine strahlrichtende Kollimationslinse emittiert werden; der Strahl durchläuft dann einen schmalen optischen Kanal für die digitale Signalübertragung über große Entfernungen. Diese Fasern werden typischerweise aus Glas hergestellt und bieten größere Bandbreiten und weniger Signalverlust als Multimode-Fasern. Ihre Kerne sind dünner als ein menschliches Haar, messen etwa acht Mikrometer (µm) im Durchmesser, sind mit einer Ummantelung von etwa 125 µm umhüllt und übertragen Laserlicht mit höheren Wellenlängen von etwa 1,300 oder 1,550 Nanometer (nm). Mit weniger Brechungsindex als bei Multimode-Fasern wandert das intensive Laserlicht parallel zur Achse der Faser, wodurch Pulsdispersionen und andere Signalverschlechterungen minimiert werden, die in den sich verwebenden Wellen von Multimode-Fasern auftreten. Diese kostspieligeren Singlemode-Fasern erfüllen Langstreckenanforderungen in Telekommunikations- und Kabelfernsehnetzen.
Ein Laser bestrahlt das hochbandige Singlemode-Glasfaserkabel mit Licht einer schmalen Spektralbreite. Ein langer Glasfaserstrang propagiert typischerweise die Laserübertragung unter Verwendung von Wave Division Multiplexing (WDM), das Signale durch unterschiedliche Wellenlängen teilt, um den Übertragungsdurchsatz zu erhöhen. Dadurch wird die Übertragungsrate von Singlemode- über Multimode-Glasfaser bis zum 50-fachen der potenziellen Entfernung erheblich verbessert.
Die einzelne Lichtwelle im engeren Kern eliminiert praktisch Verzerrungen durch Lichtinterferenzen oder -verluste. Dadurch werden die höchsten Übertragungsgeschwindigkeiten vom Sender zum Empfänger aller Glasfasern erzeugt. Es funktioniert unabhängig von elektromagnetischen Interferenzen (EMI) und verhindert das Abhören durch Eliminieren von Signalverlusten. Lichtwellenlängen um 1,300 nm dienen für kürzere Distanzen und 1,500 nm für längere Distanzen.
Eine sendende Laserdiode sendet das Lichtsignal über das Singlemode-Glasfaserkabel. Wie Tischtennisbälle durch ein Rohr mit etwas größerem Durchmesser, bewegt sich das Licht, das nicht in der Lage ist, anzuhalten, abzuprallen, zu entkommen oder umzukehren, vorwärts durch einen Kern, der von einer nicht absorbierenden Hülle umgeben ist, die zehnmal dicker ist. Die Wellenlänge breitet sich kontinuierlich vorwärts aus, ohne die Fähigkeit zu brechen, zu reflektieren oder als Wärme innerhalb des Wellenleiters zu verteilen. Es kann nirgendwo anders hin, außer wenn es auf absorbierende Herstellungsfehler oder Installations- oder Verbindungsfehler stößt.
Die Signalimpulse können Regeneratoren oder Dämpfungsglieder durchlaufen, bis sie einen Empfänger erreichen. Dort dekodiert eine Fotodiode die Wellenformen etwa 8,000 Mal pro Sekunde und wandelt sie als digitale Daten und Audio-/Videoinformationen wieder in elektronische Computersignale um. Das ist, als würde man in einer Sekunde eine ganze 24-bändige Enzyklopädie lesen.
In Singlemode-Glasfaserkabeln kann diese Form der verlustarmen Ausbreitung niedrigster Ordnung nur oberhalb einer bestimmten Grenzwellenlänge funktionieren. Dies wird als Einzelmodus (SM)-Schrittindex bezeichnet. Dies bedeutet, dass für die Singlemode-Übertragung nur gerade Lichtstrahlen ausgewählt werden; sie vermischen sich nicht oder prallen bei der Multimode-Wellenausbreitung unterschiedlich schnell ab, wie durch die breiteren Kerne von Multimode-Fasern.
Zu den verschiedenen Arten von Singlemode-Glasfaserkabeln gehören Cutoff- oder dispersionsverschobene Glasfasern, nicht null dispersionsverschobene Glasfasern mit niedrigem Wasserspitzenwert und andere. Auch als Monomode- oder Unimode-Faser bekannt, wird sie hauptsächlich für Wide Area Networks (WAN) verwendet; Es hat jedoch zunehmende Aufmerksamkeit von lokalen Netzwerken (LAN) erhalten, die ihre Reichweite über größere Entfernungen in Umgebungen wie Universitäten oder Firmengeländen ausdehnen. Diese teureren Kabel haben einschränkende Faktoren wie den Biegeradius, daher müssen sie vor der Installation von einem erfahrenen Techniker sorgfältig geplant werden.