A les xarxes de dades i comunicacions modernes, els cables de fibra òptica s'han convertit en el principal operador que admet la interconnexió d'alta-velocitat. El seu principi de funcionament es basa en la reflexió interna total de la llum i les característiques de transmissió de la guia d'ona, permetent la transmissió d'informació a llarga{2}}distància i gran-capacitat mitjançant la propagació direccional de la llum, trencant fonamentalment les limitacions de rendiment dels cables metàl·lics tradicionals.
L'estructura bàsica d'una fibra òptica consta d'un nucli, un revestiment i una funda exterior. El nucli està fet de vidre o plàstic d'alt-refracció-índex, normalment amb un diàmetre d'uns pocs micròmetres a centenars de micròmetres; el revestiment és un material de baix -índex de refracció-que s'embolica amb força al nucli; la funda exterior proporciona protecció mecànica i ambiental. Quan la llum viatja d'un medi òpticament més dens (nucli) a un medi òpticament menys dens (revestiment), si l'angle d'incidència és més gran que l'angle crític, es produeix una reflexió interna total a la interfície del revestiment del nucli-, limitant la llum dins del nucli i propagant-se axialment cap endavant. Aquesta és la base física de la transmissió de fibra òptica-l'efecte guia d'ona òptica.
El procés de càrrega d'informació es basa en la tecnologia de modulació del senyal òptic. L'extrem de transmissió converteix els senyals elèctrics en senyals òptics mitjançant un làser o un díode-emissor de llum. La informació es codifica utilitzant seqüències de polsos de llum de diferents intensitats, fases o longituds d'ona per correspondre a dades binàries (com ara "1" i "0"). Aquests polsos de llum es transmeten seqüencialment a través de la reflexió interna total dins del nucli de la fibra. Com que el material del nucli de fibra té pèrdues d'absorció i dispersió extremadament baixes a longituds d'ona específiques (com ara 1310 nm i 1550 nm), el senyal es pot transmetre a llargues distàncies de desenes o fins i tot centenars de quilòmetres amb una atenuació controlable.
L'extrem receptor realitza la conversió inversa mitjançant un fotodetector: el senyal òptic s'acobla al detector, on es converteix en un corrent feble mitjançant l'efecte fotoelèctric. A continuació, aquest corrent s'amplifica, dóna forma i es restaura al senyal elèctric original abans de sortir a l'equip terminal.
Val la pena subratllar que la característica de baixa-pèrdua de la fibra òptica prové de la puresa dels materials i del disseny estructural-el vidre de quars d'alta-puresa pot reduir la pèrdua a la banda de 1550 nm per sota de 0,2 dB/km. Combinat amb la tecnologia de compensació de dispersió, això suprimeix encara més la distorsió del senyal i garanteix l'estabilitat de la transmissió d'alta-velocitat (com ara 100 Gbps o superior).
En resum, els cables de fibra òptica utilitzen la llum com a portador d'informació, restringeixen el camí de transmissió a través de la reflexió interna total i combinen tecnologies eficients de modulació i detecció per construir un canal d'informació amb característiques de "baixa pèrdua, gran ample de banda i anti{0}}interferència", impulsant contínuament l'evolució de les xarxes de comunicació cap a velocitats més altes i més fiabilitat.