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光纤是一种柔软的透明纤维，通过将二氧化硅等材料拉制而成。光纤最常用于传输光信号，与同轴电缆相比，传输距离更长且带宽（数据传输速率）更高，传输损耗较小且不受电磁干扰的影响。光通过全内反射现象保持在光纤的纤芯中，使光纤起到波导的作用。支持多传播路径或横模的光纤称为多模光纤，支持单模的光纤称为单模光纤。多模光纤通常具有更大的纤芯直径，用于短距离通信和高功率传输。光纤也用于照明和成像，通常被包裹成束，以便用于将光线带入或从密闭空间中取出图像，特殊设计的光纤也用于各种其他应用，如光纤传感器和光纤激光器。
19世纪40年代，Daniel Colladon和Jacques Babinet在巴黎首次演示了折射导光，这一原理使光纤传输成为可能。20世纪20年代，无线电实验者Clarence Hansell和电视先驱Clarence Hansell分别演示了通过管子的图像传输。20世纪30年代，Heinrich Lamm证明可以通过一束未经包裹的光纤传输图像。1953年，荷兰科学家Bram van Heel首次演示了通过透明包层光纤束传输图像。同年，伦敦帝国理工学院的Harold Hopkins和Narinder S.Kapany成功制作了超过10 000根光纤的图像传输束，随后实现了图像传输。1956年，Lawrence E.Curtiss在开发胃镜的过程中生产了第一批玻璃纤维包层。Kapany在1960年创造了光纤这一术语。1965年，英籍华人高琨（Charles K.Kao）和George A.Hockham率先提出光纤衰减可以降低到20dB/km，使光纤成为一种实用的通信介质。他们提出，当时光纤中的衰减是由可以去除的杂质引起的，而不是由散射等基本物理效应引起的，进而对光纤的光损耗特性进行了正确而系统的理论分析，并指出了制作这种光纤的合适材料——高纯度石英玻璃。这一发现使高琨在2009年获得了诺贝尔物理学奖。1970年，Robert D.Maurer等人通过在石英玻璃中掺入钛得到了一种衰减为17dB/km的光纤。几年后，他们用二氧化锗作为核心掺杂剂生产出了一种衰减仅为4dB/km的光纤。1981年，通用电气公司生产了熔石英锭，这种锭可以被拉长到40m。最初，高质量的光纤只能以2m/s的速度制造。1983年，Thomas Mensah将制造速度提高到50m/s，使光缆比传统的铜缆更便宜。这些创新开创了光纤通信时代。光子晶体的兴起促进了1991年光子晶体光纤的发展，它通过周期结构的衍射而不是全内反射来引光。光子晶体光纤在2000年开始商用，它比传统光纤具有更高的功率，并且可以控制其与波长相关的特性以提高性能。
光纤传感器是一种使用光纤作为传感元件（内部传感器）或将信号从遥感器中继到处理信号的电子设备（外部传感器）的传感器。光纤因其尺寸小、无源、径细、质软、质量小的机械性能，绝缘、无感应的电气性能，耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能等性质可以实现多种感知场景，如通过使用每个传感器的光波长偏移，感测光沿着光纤通过每个传感器时的时间延迟；使用如光时域反射计之类的设备来确定时间延迟；使用实现光频域反射计的仪器来计算波长偏移等。与传统传感检测技术相比，光纤传感检测技术拥有诸多优势：精度高，以光为信息载体，具有光学高灵敏度的特点；抗电磁干扰，传递光信号而非电磁信号，适合大电流、强磁场和强辐射的环境；寿命长，相比金属传感器，包裹高分子材料的石英光纤耐久性更好；应用广泛，可以测量包括压力、温度、位移、速度、浓度等在内的多个物理量；可分布式测量，可以利用光纤进行长距离测控，以此形成大范围且连续的监测区。
光纤传感因其上述诸多优势，在诸多领域有广泛的应用和研究，已经融入了人们的日常生活。在建筑工程领域，包括光纤光栅传感、光时域反射技术在内的光纤传感检测技术的应用，可以检测应力场、温度场、渗流场的变化，进一步获得最佳监测和预警方案；在安全防护领域，针对机场、车站和军事区等重点保护区域，光纤周界防范系统可以有效克服传统安防技术性能差、误报率高、易受外界影响等缺点，其监控距离长、抗干扰能力强、可靠性高等优点使之成为安防市场的主流发展方向；在生物医疗领域，光纤传感检测技术克服了传统检测技术体积大、仪器昂贵、难以遥测及在线监测等局限，具有识别能力强、分辨率高、灵敏度高的技术特点，可实现免标记生化测量、在线遥测等；而在能源与电力领域，光纤传感检测技术因其抗辐射干扰的能力，使之可以有效应用于高电压、强磁场的环境，具有很高的应用价值和潜能。