Локализация световых волн в пределах канала распространения достигается за счет отражения от границ волновода, либо за счет фокусирующих свойств волновода.

Из множества разнообразных классов оптических волноводов наиболее перспективны и широко применяются в настоящее время всего три: оптические волокна, канальные волноводы и планарные волноводы.

Важнейшее применение оптических волокон — передача оптических сигналов на большие расстояния в системах связи. Кроме того они используются для направленной передачи световой энергии в промышленных лазерных комплексах и в лазерной медицине, в качестве активной среды волоконных лазеров и волоконных усилителей, в линиях задержки, в системах нелинейной обработки оптических сигналов, в качестве чувствительных элементов датчиков и для многих других целей.

В системах связи применяются, как правило, кварцевые оптические волокна, характеристики которых регламентируются международными стандартами. Для систем дальней связи и в городских сетях связи используются одномодовые оптические волокна, в локальных сетях связи и иногда в сетях доступа используются многомодовые оптические волокна. Значительно реже и только для передачи информации на короткие расстояния используются полимерные оптические волокна, а также волокна с кварцевой сердцевиной и полимерной оболочкой.

Для многочисленных не телекоммуникационных применений наряду со стандартными телекоммуникационными волокнами используются специальные типы волокон: анизотропные волокна, волокна с большим диаметром сердцевины, высоконелинейные волокна и т. д.

Новые области практического применения открываются при использовании фотонно-кристаллических и микроструктурированных оптических волокон, которые обеспечивают больше возможностей управления оптическими полями и сигналами.

Для создания фотонных интегральных схем и планарных оптических устройств используются планарные диэлектрические или полупроводниковые волноводы, представляющие собой тонкую пленку, нанесенную на подложку, и различные типы канальных оптических волноводов.

Новым перспективным типом канальных оптических волноводов являются волноводы на планарных фотонных кристаллах (ФК). В таких волноводах диэлектрическая пленка ограничивает световые волны в перпендикулярном плоскости пленки направлении, а двумерная ФК структура локализует и направляет световые волны в плоскости пленки.