在光纤通信系统中，信息的物理载体是**光波**，具体而言是波长位于近红外波段（通常为850nm、1310nm或1550nm）的电磁波。与传统的铜缆传输电信号不同，光纤通信将电信号转换为光信号，利用光波在光纤这一介质中的传播来实现高速、长距离的信息传递。光波本身是一种横波，其频率极高（约10^14Hz量级），这为光纤通信提供了巨大的理论带宽。

光波之所以能够在光纤中高效传输，核心原理基于**全内反射**。光纤由高折射率的纤芯和低折射率的包层构成。当光波以大于临界角的角度射入纤芯与包层的界面时，会发生全反射，从而使光波被约束在纤芯内部以“之”字形路径向前传播。这一机制保证了光信号在传输过程中的低损耗，目前单模光纤在1550nm窗口的衰减系数可低至0.2dB/km以下。

在实际的通信系统中，信息是通过对光波的**强度、相位或频率**进行调制来加载的。例如，在强度调制-直接检测（IM-DD）系统中，发送端的激光器根据二进制电信号“0”和“1”来开启或关闭光输出，从而形成光脉冲序列。这些光脉冲在光纤中传播时，虽然会因色散和损耗而劣化，但通过中继器或光放大器（如掺铒光纤放大器EDFA）可进行再生或放大，最终在接收端由光电探测器（如PIN光电二极管或APD雪崩光电二极管）将光信号还原为电信号。

从工程角度看，设计一个光纤通信链路需精确考虑光源波长、光纤类型（单模/多模）以及传输距离。多模光纤芯径较大（50μm或62.5μm），支持多个模式传输，适合短距离（数百米）的局域网；单模光纤芯径仅约9μm，仅支持基模传输，色散极小，适用于数十公里甚至跨洋的长途干线。当前，采用波分复用（WDM）技术后，一根单模光纤可同时传输数十甚至上百个不同波长的光波，单纤总传输容量已突破Pb/s级别，这正是光波作为信息载体的核心优势所在。