Za możliwość przesyłania danych za pomocą fali świetlnej odpowiada zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia. Projektując światłowód, stworzono konstrukcję w której przewodzący światło, bardzo cienki rdzeń (wykonany z włókna szklanego lub syntetycznego) otoczony jest płaszczem posiadającym współczynnik załamania mniejszy od współczynnika załamania rdzenia. Światło, które trafiło do rdzenia, nie jest stanie się z niego wydostać i nieustannie odbija się we wnętrzu przewodu. Co najważniejsze, jest to odbicie całkowite - fala odbita zachowuje takie same parametry jak fala padająca na płaszcz. Ilość przenoszonych danych jest zachowana niezależnie od ilości odbić między nadawcą a odbiorcą informacji.
Oczywiście, ze względu na niemożliwe do wyeliminowania niedoskonałości technologiczne, fala świetlna na dużych odległościach ulega zaburzeniom. Najpoważniejszym problemem jest tłumienie fali, jej moc spada w wyniku mankamentów przewodu. Mogą się one pojawiać na skutek niedoskonałości materiałów, z których wykonany jest światłowód (przede wszystkim szkła kwarcowego), ale istnieje też spore ryzyko uszkodzeń na etapie montażu czy transportu. Rozmaite manipulacje, przeciąganie etc. mogą skutkować zaginaniem przewodu i pogorszeniem jego struktury. Tymczasem światłowód, aby spełniać stawiane mu wymagania, musi skutecznie działać na dystansie setek, a nawet tysięcy kilometrów jak w przypadku instalacji podwodnych.
Najdłuższa z nich, na dnie Oceanu Spokojnego, ma 38 tys. km. i łączy Amerykę Północną i Azję. Skuteczne przesyłanie danych na tak dużych odległościach możliwe jest dzięki stosowaniu wzmacniaczy optycznych. Dzięki nim, przesył danych między kontynentami nie jest problemem.