Наиболее распространенный класс оптических волокон (ОВ) представляет собой тонкую кварцевую нить, сердцевина которой имеет показатель преломления больший, чем показатель преломления оболочки. Одномодовые кварцевые волокна обладают уникально малыми потерями ~ 0,16 дБ/км на длине волны = 1,55 мкм. В оптических сетях доступа и локальных сетях связи используются также более простые в эксплуатации многомодовые полимерные оптические волокна.

Направляющие свойства оптического волокна обусловлены полным внутренним отражением света на границе между сердцевиной и оболочкой. В зависимости от диаметра сердцевины и разности показателей преломления сердцевины и оболочки, волокна делятся на два основных типа: многомодовые и одномодовые.

Основная область применений оптических волокон — оптические телекоммуникации. Параметры телекоммуникационных волокон регламентируются международными стандартами: G.652, G.653, G.655 и др.

Для всех типов телекоммуникационных волокон диаметр кварцевой оболочки имеет стандартный размер 125 мкм (см. рис.). В градиентных многомодовых волокнах (GI) диаметр сердцевины может принимать два значения: 50 или 62,5 мкм. В стандартных одномодовых волокнах нормируемым параметром является диаметр модового пятна. Другими важнейшими характеристиками оптических волокон являются оптические потери, хроматическая и поляризационная модовая дисперсия, оптическая нелинейность и механическая прочность.

Оптические волокна применяются также для передачи мощного лазерного излучения в технологических и медицинских применениях; в волоконно-оптических датчиках; устройствах обработки оптических сигналов и т. д. В этих приложениях наряду со стандартными телекоммуникационными волокнами используются волокна специального назначения. В них диаметр сердцевины может изменяться от нескольких мкм до сотен мкм.

Интенсивно исследуется новый класс оптических волокон — фотонно-кристаллические волокна, которые расширяют возможности управления дисперсионными характеристиками и нелинейными свойствами волокон.