源，和同轴电缆相似的光缆，还有接收端要有把光转换成电的设备。最初，医学上使用了一种光导纤维，可以把光导入病人的肠胃，并把反射光导出。这样，医生就可以看到病人胃部的情况。不过，这种光纤的损耗特别大，没有几米远，光信号就几乎没有了。就在人们失去信心的时候，1966年，英国华人科学家高锟提出，这种损耗其实是杂质造成的，只要努力提纯，玻璃可以几乎无损地让光通过。美国纽约州的高宁玻璃公司原来是制造玻璃器皿的公司，后来又拓展到生产任何和玻璃有关的电子元件，比如真空管，进入了电子产业。当通讯光纤的需求出现以后，公司利用强大的化工、材料方面的研发能力进行了实验，终于在1970年把玻璃的损耗降低到了20dB/公里，就是每公里损失99%。虽然损耗貌似很大，但是这个成绩已经使得光纤的带宽在同样距离上超过了同轴电缆，让人们重新看到了希望。
作为光源的激光器，则在光纤诞生之前就出现了。不过，真正实用的半导体激光器也是在1970年诞生的。激光的原理最初是爱因斯坦提出来的，是为了解释普朗克的黑体辐射公式。普朗克的公式里有一些物理学的常数，但是该公式很难让人理解那些常数出现的意义。爱因斯坦提出，任何物体发射光，或者电磁波，都有能量的变化参与在过程中。当物体的原子，或者分子在不稳定的高能级时，会有一定的可能跃迁到低能级，同时辐射出光，这个过程叫自发辐射。而如果在高能级时，有一个光子从原子旁边经过，则可能激发该原子的跃迁，这叫受激辐射。激发该辐射的光子的能量如果和原子两个能级之差很接近，则受激辐射的可能性就很大。当然，低能级的原子也可能把同样的光子吸收，这叫受激吸收。普朗克公式里的那些物理常数正是自发辐射系数和受激辐射系数。
爱因斯坦指出，如果高能台的原子数量能够超过低能级的原子数量，则这些原子一起受激辐射，就可以发出频率几乎一样的光。这样的光是一种非常纯的单色光，会有很多用途。1960年，科学家梅曼在美国迈阿密制成了轰动世界的红宝石激光器，拔得头筹，不过该光脉冲只持续了三亿分之一秒的时间。贝尔实验室也不甘落后，伊朗人贾万在同年制成了氦氖激光器，可以连续发光。通用电器公司，IBM和麻省理工大学林肯实验室的研究小组，在1962年研制出半导体砷化镓激光发生器，后来贝尔实验室的科学家改进了这种设计，在半导体中添加了铝，在1970年做出了更好的半导体激光器。
为什么要用激光来通讯呢？那时因为激光的单色性好，而普通的光频谱很宽。不同波长的光在玻璃中的折射率不同，这叫色散，牛顿曾研究过这个问题。他把白光导入三棱镜，可以看到不同颜色的光的折射角差别很大。如果用普通光做通讯光源的话，等光到达几百米远后，前一个信号的光比较慢的部分就会和后一个信号光的比较快的部分重叠，这样就分辨不出信号了。激光器的输出光频谱很窄，走几百公里后才会出现这种问题，所以激光器是最好的通讯光源。
那么，为什么光纤可以把光限制在一个范围里，而不是让光发散得到处都是呢？那是因为一个很简单的全反射原理。当光纤玻璃中的光遇到芯层玻璃和包层玻璃界面的时候，只要角度足够大，就可以全部反射回到芯层玻璃内部，没有泄露。不过，这引发了一个重大问题，那就是在界面的光如果反射角不同的话，它们的光程就不一样，仍然会出现色散的问题。科学家们通过研究发现，其实光要满足麦克斯韦方程，那么在包层和芯层的入射角一定是离散分布的，并不是任意的，每个入射角对应于一种光信号的纵向速度。如果芯层玻璃的直径小于某个尺度，比如10微米，那么某个范围的光进入光纤后，在芯层和包层的界面处就只存在一个入射角度，或者说，这
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