У сучасних мережах зв’язку та передачі даних волоконно-оптичні кабелі стали основним носієм, що підтримує високо-швидкісне з’єднання. Принцип їх роботи базується на повному внутрішньому відбитті світла та характеристиках передачі хвилеводу, що забезпечує-високу{3}}передачу інформації на великі-відстані через спрямоване поширення світла, що принципово долає обмеження продуктивності традиційних металевих кабелів.
Основна структура оптичного волокна складається з серцевини, оболонки та зовнішньої оболонки. Серцевина виготовлена зі скла або пластику з високим -показником заломлення-, як правило, діаметром від кількох мікрометрів до сотень мікрометрів; оболонка – це матеріал із низьким-індексом-заломлення, який щільно огортає серцевину; зовнішня оболонка забезпечує механічний захист і захист від навколишнього середовища. Коли світло переходить від оптично більш щільного середовища (серцевини) до оптично менш щільного середовища (оболонки), якщо кут падіння більший за критичний кут, повне внутрішнє відбивання відбувається на межі розділу серцевини-оболонки, утримуючи світло всередині серцевини та поширюючись аксіально вперед. Це фізична основа волоконно-оптичної передачі-ефект оптичного хвилеводу.
Процес завантаження інформації базується на технології модуляції оптичного сигналу. Передавальний кінець перетворює електричні сигнали в оптичні за допомогою лазера або світло-діода. Інформація кодується за допомогою послідовностей світлових імпульсів різної інтенсивності, фази або довжини хвилі відповідно до двійкових даних (таких як «1» і «0»). Ці світлові імпульси передаються послідовно через повне внутрішнє відбиття всередині волокна. Оскільки матеріал серцевини волокна має надзвичайно низькі втрати на поглинання та розсіювання на певних довжинах хвиль (таких як 1310 нм і 1550 нм), сигнал можна передавати на великі відстані в десятки чи навіть сотні кілометрів із регульованим загасанням.
Приймальний кінець виконує зворотне перетворення за допомогою фотодетектора: оптичний сигнал подається в детектор, де він перетворюється на слабкий струм через фотоефект. Потім цей струм посилюється, формується та відновлюється до вихідного електричного сигналу перед виведенням на кінцеве обладнання.
Варто підкреслити, що характеристики низьких-втрат оптичного волокна пов’язані з чистотою матеріалів і структурним дизайном-високо{2}}чисте кварцове скло може зменшити втрати в діапазоні 1550 нм до рівня нижче 0,2 дБ/км. У поєднанні з технологією компенсації дисперсії це додатково пригнічує спотворення сигналу та забезпечує стабільність високо-швидкісної (наприклад, 100 Гбіт/с і вище) передачі.
Коротше кажучи, волоконно-оптичні кабелі використовують світло як носій інформації, обмежують шлях передачі через повне внутрішнє відображення та поєднують ефективні технології модуляції та виявлення для побудови інформаційного каналу з «низькими втратами, високою пропускною здатністю та захистом від{0}}перешкод», що постійно спонукає еволюцію мереж зв’язку до вищих швидкостей і більшої надійності.