研究光沿著透明材料構成的通道（光學纖維）傳導的原理、技術及其應用的光學分支。主要內容包括光學纖維、光纜、連接器及相關器件的研製、光學纖維波導理論及其應用等方面。
簡史 1870年J.丁鐸爾首先提出纖維光學的基本原理，他做過一個演示實驗如圖。1880年W.惠林註冊瞭一項取名“管道光”的專利。同年，A.G.貝爾嘗試過“光電話”。1926年，J.L.貝爾德和C.W.漢塞爾分別在英國和美國利用氧化矽纖維進行瞭影像傳遞實驗。20世紀50年代初，范希爾提出在纖維上塗以折射率較低的固體包層來保護反射表面，提高反射效率的方法。1958年制成光學纖維面板，1960年制成可實用的光學纖維傳像束。1966年，高錕和G.A.霍克漢提出用光纖進行長距離通信的建議。他們認為玻璃的高損耗率是由於雜質的存在。1970年，康寧玻璃公司率先研制出低損耗光學纖維，從此纖維光學特別是光纖通信進入蓬勃發展時期。
光纖理論 研究光在纖維中傳輸的理論有兩種：一種是根據幾何光學中的全反射原理，不考慮光的波動性；另一種是以電磁波理論作基礎，把光看作是電磁波，光學纖維就是一個波導管，從麥克斯韋方程組和邊界條件出發，可求得特定光學纖維中允許存在的電磁波性質，每一種允許存在的電磁波稱為模。若纖維足夠小，則僅有一個基模能在纖維中傳輸，稱為單模光纖，特點是色散小、傳輸信息容量大。
特點 光纖通信是現代信息傳輸的重要方法之一。特點是傳輸帶寬大、通信容量大、保密特性好、抗幹擾性能強、中繼距離大、損耗低、節省銅材等。光纖一般是由同心圓柱形的雙層透明介質，主要是石英玻璃之類的介質組成。介質的內層叫纖芯，外層叫包層，纖芯的折射率高於包層，光纖拉成細絲，其直徑約為數微米(見光學纖維）。
丁鐸爾的光導實驗
用途 除瞭用於通信，纖維光學元件還可以用於：①直接傳像。如各種潛望鏡、各種醫用內窺鏡（如胃鏡、腸鏡、膀胱鏡、子宮鏡和關節鏡等）和電子光學器件中的纖維端窗。②導光。如各種形式的光學纖維照明器、信號顯示器、傳感器。③析像。如密碼傳像和各種光學纖維圖像變換器，每根光學纖維在束兩端面上的位置按要求形式排列，這樣就使輸出像元的排列位置有明顯改變，因而改變輸出圖像的形狀，達到使用方便、保密性好的目的。④傳感。光纖傳感器可對欲測的物理量（如溫度、速度、加速度、位移、磁場強度、聲場強度、方位、壓力等）進行精確測量，這種方法具有不受電磁幹擾、結構簡單、使用方便的特點。