Glasfaser-Datenleitungen verwenden ein optisches Signal, um Informationen zu übertragen. Durch einen Prozess, der als Totalreflexion bekannt ist, wird ein Lichtimpuls in der optischen Faser gehalten. Wenn sich das Licht in einem Zick-Zack-Muster über die Länge der Faserleitung ausbreitet, wird es gedämpft. Dämpfung ist eine Abnahme der Stärke des Lichtimpulses, der das entfernte Ende der Faser erreicht. Ein Glasfaser-Repeater überwindet die Dämpfung, indem er den Lichtimpuls wieder auf seine ursprüngliche Stärke zurückbringt, bevor er auf dem nächsten Abschnitt der Netzwerkleitung ausgesendet wird.
In Glasfasernetzen übertragen sehr dünne Filamente aus Glasdraht Lichtimpulse. Diese Lichtpulse liegen im nahen Infrarot, da diese Wellenlänge die niedrigste Dämpfungsrate hat. An Netzwerkschaltern werden diese eingehenden Lichtimpulse in ein elektronisches Binärsignal übersetzt. Dieses Datensignal kann dann an einzelne Computer übertragen werden.
Mit einem Glasfaser-Repeater alle 28-43 Meilen (45-70 km) kann das Datensignal über große Distanzen übertragen werden. Einige der längsten Glasfaserleitungen überqueren den Atlantik. Repeater benötigen Strom, daher müssen jedem Repeater weiterhin konventionelle Stromleitungen zur Verfügung gestellt werden.
Alte analoge Signale verwendeten Verstärker, um die Entfernung eines Signals zu vergrößern. Verstärker hatten jedoch den unerwünschten Effekt, das elektrische Rauschen sowie das Originalsignal zu verstärken. Glasfaser-Repeater hingegen entfernen Rauschen, das in ein Signal eingedrungen ist. Dies liegt daran, dass digitale Signale elektronisch von unerwünschtem Rauschen getrennt werden können. Im Gegensatz zu analogen Signalen kann sogar ein schwaches und verzerrtes Glasfasersignal bereinigt und weiter über die Netzwerkleitung gesendet werden.
Wenn sich ein optisches Signal ausbreitet, hat es eine natürliche Tendenz, seine Form zu ändern. Dieses Phänomen wird Dispersion genannt, eine Änderung der Lichtgeschwindigkeit mit der Wellenlänge des Lichts. Einfacher gesagt, ein schmaler Lichtpuls wird breiter, je weiter er wandert. Ein Glasfaser-Repeater hat die Fähigkeit, die natürliche Form des Lichtimpulses wiederherzustellen. Nach Wiederherstellung durch den Repeater wird das Signal zum nächsten Glasfaserabschnitt zurückgesendet.
Faseroptik hat viele Vorteile gegenüber anderen Methoden der Datenübertragung. Die Glasfasern leiten keinen Strom und sind daher unempfindlich gegenüber elektromagnetischen Störungen oder Blitzschlag. Darüber hinaus ist die Informationsmenge, die ein einzelnes Glasfaserkabel übertragen kann, größer als bei Kupferkabeln oder drahtlosen Verbindungen. Theoretisch kann eine einzelne Glasfaserleitung 50 Milliarden Sprachgespräche auf einem einzigen Lichtstrahl übertragen, obwohl diese Grenze in der Praxis nicht erreicht wurde.
Ein faseroptischer Repeater hat nicht die Fähigkeit, Lichtimpulse unterschiedlicher Wellenlänge zu unterscheiden. Dies begrenzt die Fähigkeit eines Repeaters, dichte optische Informationen erneut zu übertragen. Durch die Verwendung von Erbium-dotierten Faserverstärkern anstelle von Repeatern können Lichtinformationen mehrerer Wellenlängen über längere Distanzen übertragen werden. Diese Verstärker haben die Fähigkeit, die Stärke einzelner Lichtwellenlängen zu verstärken.