光纤是一种传输介质，是依照光的全反射原理制造的。光纤是一种将通讯信息从一端传送到另一端的媒介，是一条以玻璃或塑胶纤维作为通讯信息通过的传输媒介。因光在不同物质中的传播速度是不同的，所以光从一种物质射向另一种物质时，在两种物质的交界面处会产生折射和反射。而且，折射光的角度会随入射光的角度变化而变化。当入射光的角度达到或超过某一角度时，折射光会消失，入射光全部被反射回来，这就是光的全反射。不同的物质对相同波长光的折射角度是不同的（即不同的物质有不同的光折射率），相同的物质对不同波长光的折射角度也是不同。光纤通讯就是基于以上原理而形成的。
通常光纤与光缆两个名词会被混淆。多数光纤在使用前必须由几层保护结构包覆，包覆后的缆线即被称为光缆。光纤外层的保护结构可防止周遭环境对光纤的伤害，如水、火、电击等。光缆分为：光纤、缓冲层及披覆。光纤和同轴电缆相似，只是没有网状屏蔽层。中心是光传播的玻璃芯。在多模光纤中，芯的直径是15～50毫米，大致与人的头发丝的粗细相当。而单模光纤芯的直径为8～10毫米。芯外面包围着一层折射率比芯折射率低的玻璃封套，以使光纤保持在芯内。再外面的是一层薄的塑料外套，用来保护封套。光纤通常被扎成束，外面有外壳保护。纤芯通常是由石英玻璃制成的横截面积很小的双层同心圆柱体，它质地脆，易断裂，因此需要外加一层保护层。
由于光纤是一种传输媒介，它可以像一般铜缆线一样传送电话通话或电脑数据等资料，所不同的是，光纤传送的是光讯号而非电讯号。因此，光纤具有很多独特的优点。具体如下：
1.光纤的通频带很宽，理论可达30亿兆赫兹。
2.无中断段长几十到100多公里，而铜线只有几百米。
3.不受电磁场和电磁辐射的影响。
4.重量轻，体积小。例如：通2万1千话路的900对双绞线，其直径为3英寸，重量为8吨每千米。而通讯量为其十倍的光缆，直径仅为0.5英寸，重量为4.5吨每千米。
5.光纤通讯不带电，使用安全，可用于易燃、易爆场所。
6.使用环境温度范围宽。
7.抗化学腐蚀性好，使用寿命长。
光纤主要分为两类：一是渐变光纤，一是跃阶光纤。前者的折射率是渐变的，而后者的折射率是突变的。近年来，又有新的光子晶体光纤问世。
纤芯材料的主体是二氧化硅，里面掺杂极微量的其他材料，例如二氧化锗、五氧化二磷等。掺杂的作用是提高材料的光折射率。纤芯直径约5～75微米。光纤外面有包层，包层有一层、二层（内包层、外包层）或多层（称为多层结构），但是总直径在100～200微米上下。包层的材料一般用纯二氧化硅，也有掺杂极微量的三氧化二硼，最新的方法是掺微量的氟，就是在纯二氧化硅里掺杂极少量的四氟化硅。
这样，光纤纤芯的折射率略高于包层的折射率。保证光的传播主要限制在纤芯里进行传输。包层外面还要涂一种涂料，可用硅铜或丙烯酸盐。涂料的作用是保护光纤不受外来的损害，增加光纤的机械强度。光纤的最外层是套层，它是一种塑料管，也是起保护作用的，不同颜色的塑料管还可以用来区别各条光纤。
任何通讯传输的过程包括：编码→传输→解码，当然，光纤系统的传输过程也大致相同。电子讯号输入后，透过传输器将讯号数位编码，成为光讯号，光线透过光纤为媒介，传送到另一端的接受器，接受器再将讯号解码，还原成原先的电子讯号输出。
光纤通讯的发展历史也经历了近百年。1880年，贝尔发明了一种利用光波作载波传递话音信息的“光电话”，它证明了利用光波作载波传递信息的可能性，是光通信历史上的第一步。1960年，美国科学家梅曼（Meiman）发明了第一个红宝石激光器。激光与普通光相比，谱线很窄，方向性极好，是一种频率和相位都一致的相干光，特性与无线电波相似，是一种理想的光载波。因此，激光器的出现使光波通信进入了一个崭新的阶段。
1966年，英籍华人高锟（K。C。Kao）博士首次利用无线电波导通信的原理，提出了低损耗的光导纤维（简称光纤）的概念。1970年，美国康宁公司首次研制成功损耗最低（光波沿光纤传输1千米后，光的损耗为原有的1%）的石英光纤，它是一种理想的传输介质。同年，贝尔实验室研制成功室温下连续振荡的半导体激光器（LD）。从此，开始了光纤通信迅速发展的时代，因此人们把1970年称为光纤通信的元年。