Оптичні волокна виготовляються зі скла або пластику. Діаметр більшості з них приблизно дорівнює людській волосині, а завдовжки вони можуть бути багато миль. Світло передається вздовж центру волокна від одного кінця до іншого, і може бути накладений сигнал. Волоконно-оптичні системи перевершують металеві провідники в багатьох сферах застосування.
Оптичні волокна є круглі діелектричні хвилеводи, які можуть транспортувати оптичну енергію та інформацію. Вони мають центральне ядро, оточене концентричною оболонкою з трохи нижчим (на ≈ 1%) показником заломлення. Оптичні волокна, як правило, виготовлені з кремнезему з модифікуючими показники легування, такими як GeO2.
Оптичні волокна працюють за принципом повне внутрішнє відбиття. Коли світловий промінь потрапляє на внутрішню поверхню волоконно-оптичного кабелю, так що кут падіння перевищує критичний кут, падаючий світловий промінь відбивається в тому самому середовищі, і це явище повторюється.
Оптичне волокно складається з трьох елементів: серцевина, оболонка та покриття. Ці елементи передають дані через інфрачервоне світло, таким чином поширюючи сигнал через волокно. Серцевина знаходиться в центрі оптичного волокна і забезпечує шлях для світла.
Оптоволоконне зондування використовує фізичні властивості світла під час його проходження по волокну для виявлення змін температури, деформації, вібрації (акустика) та інших параметрів. Волоконно-оптичний датчик використовує волокно як датчик для створення тисяч безперервних точок чутливості вздовж волокна.
Оптичне волокно є високопрозоре скло, яке передає світлові сигнали з низьким затуханням (втратою потужності сигналу) на великі відстані, забезпечуючи майже необмежену смугу пропускання.