光纤是一种传输光信号的细长材料，由纯净玻璃或塑料制成，核心部分是直径仅几微米的细管。通过内部反射原理，光信号能沿着光纤高速传输，实现远距离高质量通信。这种结构让光纤具备大带宽、低损耗的优势。
光纤的传输原理基于全内反射现象。当光线进入纤芯时，因纤芯和包层的折射率差异，信号会在交界面上不断反射，从而沿着光纤路径传输。这种反射机制使光信号在传输过程中几乎不损失，保持数据完整性和稳定性。
相比传统电缆，光纤具有显著优势。它的带宽更高，能传输更多数据，且信号衰减更小。此外，光纤不受电磁干扰影响，传输更稳定可靠。材质上，光纤比铜缆更轻更柔软，铺设安装更为灵活方便。
光纤在通信领域应用广泛，涵盖电话网络、互联网和电视信号传输。医疗领域中，它被用于内窥镜等精密设备；工业上则用于传感器和控制系统。随着技术进步，其应用场景还在不断扩展，甚至涉及量子通信等前沿领域。
2022年，单晶有机金属钙钛矿光纤的研制成功标志着材料创新突破。2023年，中国科学家在量子通信领域取得重大进展，实现了千公里级无中继光纤量子密钥分发，并成功将光纤量子通信距离扩展至508公里。
光纤按传输模式分为单模和多模两种类型。单模光纤纤芯更细，适合长距离传输；多模光纤允许多路径传输，适用于短距离场景。这种分类方式帮助工程师根据不同需求选择最合适的传输方案。