ברשתות תקשורת ונתונים מודרניות, כבלי סיבים אופטיים הפכו לספק הליבה התומך בחיבור מהיר-. עיקרון העבודה שלהם מבוסס על ההחזרה הפנימית הכוללת של האור ומאפייני העברת מוליך הגל, המאפשרים העברת מידע למרחקים-ארוכים, בקיבולת-גבוהה באמצעות התפשטות כיוונית של האור, תוך פריצת יסודות של מגבלות הביצועים של כבלי מתכת מסורתיים.
המבנה הבסיסי של סיב אופטי מורכב מליבה, חיפוי ונדן חיצוני. הליבה עשויה מזכוכית או פלסטיק בעל אינדקס-שבירה- גבוה, בדרך כלל בקוטר של כמה מיקרומטרים עד מאות מיקרומטרים; החיפוי הוא חומר -שבירה- נמוך שעוטף בחוזקה את הליבה; הנדן החיצוני מספק הגנה מכנית וסביבתית. כאשר האור עובר ממדיום צפוף יותר אופטית (ליבה) למדיום פחות צפוף אופטית (חיפוי), אם זווית הפגיעה גדולה מהזווית הקריטית, השתקפות פנימית מוחלטת מתרחשת בממשק הליבה-, מגבילה את האור בתוך הליבה ומתפשטת בציר קדימה. זהו הבסיס הפיזי של שידור סיבים אופטיים-אפקט מוליך הגל האופטי.
תהליך טעינת המידע מסתמך על טכנולוגיית האפנון של האות האופטי. הקצה המשדר ממיר אותות חשמליים לאותות אופטיים באמצעות לייזר או דיודה פולטת-אור. מידע מקודד באמצעות רצפים של פעימות אור בעוצמות, שלבים או אורכי גל שונים כדי להתאים לנתונים בינאריים (כגון "1" ו-"0"). פעימות האור הללו מועברות ברצף באמצעות השתקפות פנימית מוחלטת בתוך ליבת הסיבים. מכיוון שלחומר ליבת הסיבים יש הפסדי ספיגה ופיזור נמוכים ביותר באורכי גל ספציפיים (כגון 1310nm ו-1550nm), האות יכול להיות משודר למרחקים ארוכים של עשרות ואף מאות קילומטרים עם הנחתה ניתנת לשליטה.
הקצה הקולט מבצע את ההמרה ההפוכה באמצעות פוטו-גלאי: האות האופטי מחובר לגלאי, שם הוא מומר לזרם חלש באמצעות האפקט הפוטואלקטרי. לאחר מכן, זרם זה מוגבר, מעוצב ומשוחזר לאות החשמלי המקורי לפני שהוא יוצא לציוד הקצה.
ראוי להדגיש שהאובדן הנמוך-האופטי של סיבים אופטיים נובע מטוהר החומרים והעיצוב המבני של זכוכית קוורץ-בטוהר-גבוהה יכול להפחית את האובדן בפס 1550nm עד מתחת ל-0.2dB/km. בשילוב עם טכנולוגיית פיצוי פיזור, זה מדכא עוד יותר את עיוות האות ומבטיח את היציבות של שידור- במהירות גבוהה (כגון 100Gbps ומעלה).
בקיצור, כבלי סיבים אופטיים משתמשים באור כמוביל מידע, מגבילים את נתיב השידור באמצעות השתקפות פנימית מוחלטת ומשלבים טכנולוגיות אפנון וזיהוי יעילות לבניית ערוץ מידע עם מאפיינים של "אובדן נמוך, רוחב פס גבוה ואנטי-הפרעות", המניעים ללא הרף את ההתפתחות של רשתות תקשורת לעבר מהירויות גבוהות יותר ואמינות רבה יותר.