Jalur data serat optik menggunakan sinyal optik untuk mengirimkan informasi. Melalui proses yang dikenal sebagai refleksi internal total, pulsa cahaya ditahan di dalam serat optik. Saat cahaya bergerak dalam pola zig-zag di sepanjang garis serat, itu menjadi dilemahkan. Atenuasi adalah penurunan kekuatan pulsa cahaya yang mencapai ujung serat. Sebuah repeater serat optik mengatasi redaman dengan mengembalikan pulsa cahaya kembali ke kekuatan aslinya sebelum mengirimkannya ke jalur jaringan berikutnya.
Dalam jaringan serat optik, filamen kawat kaca yang sangat tipis mengirimkan pulsa cahaya. Pulsa cahaya ini berada dalam panjang gelombang inframerah-dekat karena panjang gelombang ini memiliki tingkat atenuasi terendah. Pada sakelar jaringan, pulsa cahaya yang masuk ini diterjemahkan menjadi sinyal biner elektronik. Sinyal data ini kemudian dapat ditransmisikan ke komputer individu.
Menggunakan repeater serat optik setiap 28-43 mil (45-70 km), sinyal data dapat ditransmisikan untuk jarak yang jauh. Beberapa jalur serat optik terpanjang melintasi Samudra Atlantik. Repeater membutuhkan listrik, sehingga kabel listrik konvensional tetap harus tersedia untuk setiap repeater.
Sinyal analog lama menggunakan amplifier untuk memperpanjang jarak sinyal. Amplifier, bagaimanapun, memiliki efek yang tidak diinginkan dari penguatan kebisingan listrik serta sinyal asli. Repeater serat optik, di sisi lain, menghilangkan noise yang telah memasuki sinyal. Ini karena sinyal digital dapat dipisahkan secara elektronik dari noise yang tidak diinginkan. Tidak seperti sinyal analog, bahkan sinyal serat yang lemah dan terdistorsi dapat dibersihkan dan dikirim lebih jauh ke saluran jaringan.
Saat sinyal optik bergerak, ia memiliki kecenderungan alami untuk mengubah bentuknya. Fenomena ini disebut dispersi, perubahan kecepatan cahaya dengan panjang gelombang cahaya. Sederhananya, pulsa cahaya yang sempit menjadi lebih luas semakin jauh perjalanannya. Sebuah repeater serat optik memiliki kemampuan untuk mengembalikan bentuk alami dari pulsa cahaya. Setelah dipulihkan oleh repeater, sinyal ditransmisikan kembali ke bagian serat optik berikutnya.
Serat optik memiliki banyak keunggulan dibandingkan metode transmisi data lainnya. Serat kaca tidak menghantarkan listrik, sehingga tidak terpengaruh oleh gangguan elektromagnetik atau badai petir. Selain itu, jumlah informasi yang dapat dibawa oleh satu kabel serat optik lebih besar daripada kabel tembaga atau sambungan nirkabel. Secara teori, satu jalur serat optik dapat membawa 50 miliar percakapan suara dalam satu berkas cahaya, meskipun dalam praktiknya batas ini belum tercapai.
Sebuah repeater serat optik tidak memiliki kemampuan untuk membedakan pulsa cahaya yang panjang gelombangnya berbeda. Ini membatasi kemampuan repeater untuk mentransmisikan kembali informasi optik padat. Informasi cahaya dari beberapa panjang gelombang dapat ditransmisikan melalui jarak yang lebih jauh melalui penggunaan penguat serat yang didoping erbium, bukan repeater. Amplifier ini memiliki kemampuan untuk meningkatkan kekuatan panjang gelombang cahaya individu.