La fibre optique est un dispositif qui piège la lumière, et permet ainsi la transmission de signaux lumineux sur de longues distances.
Une fibre optique est formée de deux milieux transparents : le "coeur", cylindrique, d'indice constant ou variable, entouré par la "gaine", d'indice plus petit. L'ensemble est entouré d'une enveloppe protectrice opaque.
Lorsque la lumière passe d'un milieu d'indice n1 (coeur) dans un milieu d'indice n2 (gaine) tel que n2 < n1, il existe un angle limite d'incidence, se calculant par , tel que l'angle de réfraction n'existe plus : il y a réflexion totale (voir l'animation du dioptre plan). Si ce phénomène se produit à l'interface entre le coeur de la fibre et la gaine, la lumière peut être guidée tout au long de celle-ci, avec très peu d'atténuation.
Sur l'animation, le "cône d'acceptance", coloré en rose, représente l'angle dans lequel un rayon incident est transmis dans la fibre. Il est défini par son sinus, appelé "ouverture numérique", selon la relation . Cette quantité ne dépend que des indices extrêmes n2 et n1.
Les chemins suivis par les différents rayons lumineux n'ont pas la même longueur, et leurs temps de propagation sont donc différents, cette différence étant proportionnelle à la longueur de la fibre : c'est la dispersion modale. Cela pose un problème pour le débit des informations transmises, car une information (représentée sur l'animation par un petit créneau) ne doit pas se mélanger avec la précédente ou la suivante.