È un collegamento per la trasmissione di dati ad altissima velocità che consente di trasferire le informazioni digitali attraverso la propagazione di impulsi luminosi, anziché elettrici. Fisicamente si presenta come un cavo costituito da una sottile fibra di vetro o silicio, nel cui nucleo, rivestito da un mantello che ne impedisce l'uscita, passa il segnale: ad una estremità viene applicata una sorgente luminosa, un diodo led o un laser, che emette luce a seguito di un impulso elettrico, all'altra estremità si trova un rivelatore che trasforma la luce giunta in impulsi elettrici.
La fibra ottica è la tecnologia di accesso a banda larga per eccellenza, potendo trasportare miliardi di bit al secondo rispetto alle poche migliaia di un modem analogico. Ricordiamo che si parla di banda larga per velocità superiori a 1 Mbps, cioè un milione di bit per secondo.
Sfruttando la velocità che può raggiungere la luce si ottengono trasmissioni di dati digitali molto rapide dai 50 Mbps (milioni di bit al secondo) ai 2,5 Gbps (miliardi di bit al secondo) e si prevede di poter trasportare 10 Tbps (migliaia di miliardi di bit al secondo) su singola fibra entro il 2005 e oltre 100 Tbps per il 2010. Inoltre sta muovendo i primi passi al di fuori dei laboratori di ricerca una nuova tecnologia chiamata DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexer), che sfrutta la possibilità di scomporre lo spettro ottico e di associare ad ogni colore che compone lo spettro un diverso canale di trasmissione dati. Considerato infatti che ogni lunghezza d'onda permette di trasmettere 10 miliardi di bit al secondo; dato che ogni fibra può portare sino a 1000 lunghezze d'onda e che un cavo può contenere 864 fibre, ne risulta che la capacità trasmissiva raggiungibile teoricamente è di 8,6 petabit per secondo (ovvero 8,6 milioni di miliardi di bit al secondo).
Queste velocità interessano ovviamente le dorsali (backbone) di collegamento a lunga distanza, che collegano i principali server nelle varie nazioni del mondo a partire dai quali si dipartono i rami secondari e i capillari che smistano il traffico sulle reti e trasmettono le informazioni fino alle abitazioni private e agli uffici. Ma la richiesta di disponibilità di banda è in continuo aumento: già dagli anni '90 l'utilizzo dei collegamenti in fibra ottica ha cominciato a diffondersi anche a livello dei grandi utilizzatori soprattutto nel caso di grandi aziende, università, ospedali, enti della pubblica amministrazione. La diffusione a livello dell'utenza domestica, invece, richiederà ancora parecchi anni almeno fino a quando i costi non scenderanno in modo apprezzabile.
I vantaggi offerti dalla fibra ottica non si limitano però all'elevatissima capacità di trasporto che permette di soddisfare tutte le esigenze multimediali del mondo Internet. Questa tecnologia presenta anche maggiori garanzie di resistenza e sopravvivenza in caso di malfunzionamenti, perché consente di costruire reti con architetture speciali (ad esempio ad anello) per aggirare un nodo della rete non funzionante, e non è soggetta a fenomeni di interferenza fra comunicazioni che viaggiano in parallelo.