Kuituoptiset datalinjat käyttävät optista signaalia tiedon siirtämiseen. Prosessin, joka tunnetaan täydellisenä sisäisenä heijastumisena, valopulssia pidetään optisen kuidun sisällä. Kun valo kulkee siksak-kuviota pitkin kuitulinjan pituutta, se heikkenee. Vaimennus on kuidun ääripäähän ulottuvan valopulssin voimakkuuden väheneminen. Kuituoptinen toistin voittaa vaimennuksen palauttamalla valopulssin takaisin alkuperäiseen vahvuuteensa ennen kuin se lähetetään verkkolinjan seuraavaan osaan.
Kuituoptisissa verkoissa hyvin ohuet lasikuitulangat lähettävät valopulsseja. Nämä valopulssit ovat lähellä infrapuna-aallonpituuksia, koska tällä aallonpituudella on pienin vaimennusaste. Verkkokytkimissä nämä tulevat valopulssit muunnetaan elektroniseksi binäärisignaaliksi. Tämä datasignaali voidaan sitten lähettää yksittäisille tietokoneille.
Kun kuituoptista toistinta käytetään 28-43 km: n välein, datasignaali voidaan lähettää pitkiä matkoja. Jotkut pisimmistä kuituoptisista linjoista ylittävät Atlantin valtameren. Toistimet vaativat sähköä, joten perinteiset sähköjohdot on edelleen saatava jokaisen toistimen käyttöön.
Vanhat analogiset signaalit käyttivät vahvistimia signaalin etäisyyden pidentämiseksi. Vahvistimilla oli kuitenkin ei -toivottu vaikutus, joka vahvisti sähköistä kohinaa ja alkuperäistä signaalia. Kuituoptiset toistimet puolestaan poistavat signaalin syöttämän kohinan. Tämä johtuu siitä, että digitaaliset signaalit voidaan erottaa elektronisesti ei -toivotusta kohinasta. Toisin kuin analogiset signaalit, jopa heikko ja vääristynyt kuitusignaali voidaan puhdistaa ja lähettää edelleen verkkolinjaa pitkin.
Optisen signaalin kulkiessa sillä on luonnollinen taipumus muuttaa muotoaan. Tätä ilmiötä kutsutaan dispersioksi, muutokseksi valon nopeudessa valon aallonpituuden mukaan. Yksinkertaisemmin sanottuna kapea valopulssi laajenee mitä kauemmas se kulkee. Kuituoptisella toistimella on kyky palauttaa valopulssin luonnollinen muoto. Kun toistolaite on palauttanut sen, signaali lähetetään uudelleen seuraavaan kuituoptiseen osaan.
Kuituoptiikalla on monia etuja verrattuna muihin tiedonsiirtomenetelmiin. Lasikuidut eivät johda sähköä, joten sähkömagneettiset häiriöt tai myrskyt eivät vaikuta niihin. Lisäksi yksittäisen kuituoptisen langan tiedonsiirtomäärä on suurempi kuin kuparilanka tai langattomat yhteydet. Teoriassa yksi kuituoptinen linja voi suorittaa 50 miljardia äänikeskustelua yhdellä valonsäteellä, vaikka tätä rajaa ei ole saavutettu käytännössä.
Kuituoptisella toistimella ei ole kykyä erottaa eri aallonpituuksilla olevia valopulsseja. Tämä rajoittaa toistimen kykyä lähettää uudelleen tiheää optista tietoa. Useita aallonpituuksia sisältävää valotietoa voidaan lähettää pidemmillä etäisyyksillä käyttämällä erbiumilla seostettuja kuituvahvistimia toistimien sijasta. Näillä vahvistimilla on kyky lisätä yksittäisten aallonpituuksien valoa.