基模在纤芯区域能量分布满足类高斯分布，轴心处光强最大，并随着偏离轴心线距离增大而指数减弱。一般将模场直径定义为光强降低到轴心线处最大光强的1/(e²)的各点中两点的最大距离。

模场直径是单模光纤特有的参数。多模光纤的模场与纤芯直径基本重合，在国际电信联盟电信标准分局的建议中，单模光纤使用模场直径进行描述，多模光纤使用纤芯直径进行描述。同一根光纤模场直径大小与所使用的波长有关系，随着波长的增加模场直径增大。如普通光纤的模场直径在1310纳米处，典型值为9.2±0.5微米，而对于模场直径为1550纳米，典型值为10.5±1.0微米。

由于模场直径对应光纤中光能量分布的有效面积，所以模场直径小对应光纤横截面的能量密度大，会引起非线性效应。传输光纤的模场直径越大越好。

理想阶跃单模光的能量分布满足高斯分布，可是实际中的光纤大多是类高斯分布。常用的测量方法都是按照不同的数理统计来定义的，主要是远场扫描法、可变孔径法、刀口扫描法和近场扫描法。