الألياف الضوئية عبارة عن سلك زجاجي أو بلاستيكي رفيع جدًا لديه القدرة على نقل الضوء عبر طوله. وهو يتألف من نواة رقيقة جدًا، يبلغ قطرها عادةً بضعة ميكرونات، ومحاطة بغمد واقي يحميها من التلف الميكانيكي والتداخل الكهرومغناطيسي. عادة ما يتم تغطية الألياف بغلاف واقي من مادة البوليمر لحماية الألياف من الخدوش والتلف.

عندما تنتقل إشارة ضوئية إلى نهاية الألياف الضوئية، فإنها تنعكس داخل الألياف متتبعة مسارًا متعرجًا يسمى الوضع. يمكن أن تنتشر الأنماط في الألياف بطرق مختلفة، اعتمادًا على بنية الألياف وكيفية تصميمها. في الألياف أحادية الوضع، تتبع الإشارة الضوئية نمطًا واحدًا فقط من الانتشار، بينما في الألياف متعددة الأوضاع يمكنها اتباع عدة أوضاع في وقت واحد.