光從一種介質進入另一種介質時，傳播方向通常會改變，這種現象叫做光的折射。當光從光密介質（折射率大）斜射入光疏介質（折射率小）時，折射角大于入射角，折射角雖入射角的增大而增大。當入射角增大到某一數值時，折射角為90o，如果入射角再增大，就不再發生折射現象，這時的入射角叫做臨界角。

光纖由芯線、覆蓋層和保護層組成，芯線一般是用玻璃制成的纖維，覆蓋一層折射率比芯線低的玻璃封套。發射器從發射端將加載要發送信息的激光以大于臨界角的角度發射到芯線中，激光在光纖中不斷發生全反射，從光纖的一端（發射端）傳播到另一端（接收端），在接收端，接收器將接受的的激光解調，還原成需要的信息。除吸收和散射以及接頭處的光損失外，整個傳輸過程中，基本不存在能量損耗。