סיבים אופטיים יכולים להעביר אותות דיגיטליים כמו גם אותות אנלוגיים. נכון להיום, 90% משירותי התקשורת בעולם דורשים שידור דרך סיבים אופטיים. עם התפתחות טכנולוגיית תקשורת סיבים אופטיים, מדינות רבות ברחבי העולם הכניסו מערכות תקשורת סיבים אופטיים לרשתות תקשורת ציבוריות, רשתות ממסר ורשתות גישה.
רשתות תמסורת ורשתות גישה בפס רחב בסיבים אופטיים מתפתחות במהירות והן היעדים העיקריים של המחקר, הפיתוח והיישום הנוכחיים. ניתן לסכם יישומים שונים של תקשורת סיבים אופטיים כדלקמן:
(1) רשתות תקשורת: תקשורת סיבים אופטיים מיושמים באופן נרחב ברשתות תקשורת והפכו לשיטה המרכזית בתקשורת מודרנית. 1) רשתות תקשורת גלובליות. מכיוון שלמערכות תקשורת סיבים אופטיים יכולות להיות מרחקי ממסר ארוכים מאוד, ניתן לתכנן קווי סיבים אופטיים תת-מימיים החוצים אוקיינוסים, כגון כבלים אופטיים תת-ימיים על פני האוקיינוס האטלנטי והאוקיינוס השקט, וקווי גזע בין-יבשתיים לכבלים אופטיים ברחבי יבשת אירו-אסיה. מערכת תקשורת סיבים אופטיים ראשונה מעבר לאוקיינוס האטלנטי (TAT-8) החלה לפעול בסוף 1988, אשר התממשה 32 שנים לאחר פתיחת מערכת הכבלים הראשונה של חוטי נחושת קואקסיאליים (TAT-1).
מערכת התקשורת הסיבים האופטיים TAT-8 השתרעה על מרחק של כ-6×10³ ק"מ בין החוף המזרחי של ארצות הברית ואירופה, ויכולה לספק קיבולת כוללת של כמעט 40,000 ערוצי קול, מה שממחיש את העליונות של תקשורת סיבים אופטיים מבחינת קיבולת. בהשוואה לכבלים קואקסיאליים, משקלם של כבלים אופטיים קלים בהרבה, מה שהופך אותם לקלים יותר לשינוע ולהנחתם. יתרה מכך, אם נעשה שימוש בסיבים אופטיים ומגברים אופטיים עם אובדן- נמוך יותר, ניתן להפחית או לבטל את הצורך ב-repeaters. נכון לעכשיו, ישנם כבלים אופטיים בכל האוקיינוסים וברוב הימים של העולם, היוצרים גשרי תקשורת מהירים.
רשתות תקשורת ציבוריות של מדינות שונות. לכבלים אופטיים יש את היתרונות של גודל קטן וקיבולת מידע גדולה, מה שהופך אותם לאלטרנטיבה הטובה ביותר לכבלים מסורתיים של זוג-נחושת מעוות בשלב הנוכחי. קווי הגזע הלאומיים-הראשונה של סין, קווי הגזע-הפרובינציאליים השניים וקווי ההסתעפות מתחת לרמת המחוז הוסבו בעצם לסיבים אופטיים.
רשתות תקשורת מיוחדות שונות. מערכות סיבים אופטיות המשמשות לתקשורת, פיקוד, שיגור וניטור במחלקות חשמל, רכבות, הגנה לאומית ואחרות מנצלות בעיקר את ההתנגדות להפרעות אלקטרומגנטיות של סיבים אופטיים ובשידור-בזמן אמת וקליטת אותות וידאו.
תקשורת מיוחדת. לסיבים אופטיים עמידות בפני קורוזיה חזקה במיוחד, והשימוש בכבלים אופטיים בסביבות דליקות ונפיצות במחלקות נפט, כימיקלים, כריית פחם ועוד מספק בטיחות גבוהה יותר.
השימוש במערכות תקשורת סיבים אופטיים בתוך מטוסים, ספינות מלחמה, צוללות, טילים וחלליות מנצל את המאפיינים של סיבים אופטיים שהם קלים, קטנים בגודלם, עמידים בפני הפרעות אלקטרומגנטיות וללא קרינת אותות.
(2) רשתות מקומיות ורשתות מרחביות המהוות את האינטרנט: מערכות תקשורת סיבים אופטיים מתאימות במיוחד להעברת נתונים בצורה דיגיטלית. חיבורים בין יחידות עיבוד מרכזיות (CPUs) והתקנים היקפיים, בין מעבדים לזיכרון, ובין מספר מעבדים יכולים להתממש באמצעות סיבים אופטיים. קצבי השידור של רשתות מקומיות ורשתות מרחביות המשתמשות בסיבים אופטיים עלו ל-100Mbit/s ו-1Gbit/s, ויכולים לספק חיבורים מהירים- בין רשתות מקומיות. ניתן להשתמש בשידור סיבים אופטיים עבור רשתות מקומיות ורשתות רחבות עם טופולוגיות רשת שונות.
(3) רשתות מטען והפצה של רשתות טלוויזיה בכבלים, מערכות טלוויזיה תעשייתיות: ניתן לחבר אותות מתחנות אדמה לווייניות, קווי מיקרוגל, אנטנה{1}}שידורי טלוויזיה ותוכניות טלוויזיה בהפקה עצמית-ניתן לחבר למרכזי הפצה באמצעות סיבים אופטיים. ניתן לחבר סיבים אופטיים ישירות לרשתות הפצת וידאו בקווי מסוף המשתמש. ניתן להעביר ערוצי טלוויזיה מרובים בו-זמנית באמצעות מספר סיבים אופטיים מבודדים הדדיים בכבל אופטי או באמצעות ריבוי חלוקת תדרים על סיב אופטי בודד. ניתן ליישם רשתות תקשורת סיבים אופטיים גם להעברת נתונים במערכות ניטור ובקרה אוטומטית של מפעלים, בנקים, מרכזי קניות, תחבורה ומחלקות ביטחון ציבוריות.
(4) שירותים משולבים רשתות גישה לסיבים אופטיים: רשתות גישה לסיבים אופטיים מחולקים לרשתות גישה אקטיביות ורשתות גישה פסיביות, שיכולות לממש גישה משולבת לרשתות ליבה עבור טלפון, נתונים, וידאו (טלוויזיה ועידה, וידאופון וכו') ומולטימדיה, המספקות שירותים קהילתיים שונים.
(5) חיישני סיבים אופטיים: באופן קפדני, חיישני סיבים אופטיים אינם שייכים לקטגוריית התקשורת. עם זאת, חיישני סיבים אופטיים הם תחום יישום חשוב ביותר של סיבים אופטיים. חיישני סיבים אופטיים יושמו בהצלחה בתחומים כמו מדידת טמפרטורה, מדידת לחץ, מדידת מיקום סיבובית ותרגום, ומדידות עומק נוזלים. עבור חיישנים מסוימים, לסיבים אופטיים יש פונקציות כפולות: ראשית, החיישן עצמו תלוי במאפיינים רגישים מסוימים של הסיב האופטי; שנית, מידע נאסף ומועבר דרך הסיב האופטי למסוף פלט המידע.
היישום האמיתי של המדיום המיוחד הזה של סיבים אופטיים הוא עדיין רק החלפת חוטי נחושת בסיבים אופטיים ברשתות תקשורת קיימות, מה ששיפר מעט את הביצועים של רשתות תקשורת והפחית עלויות, אבל טופולוגיית הרשת היא בעצם עדיין המודל מלפני הופעתה של תקשורת סיבים אופטיים. הפוטנציאל של תקשורת סיבים אופטיים לא מומש במלואו, והיישום של טכנולוגיית תקשורת סיבים אופטיים ברשתות תקשורת נוכחיות הוא עדיין יישום קלאסי. עם המגמה של כל-רשתות התקשורת האופטיות יוצאות לדרך ברחבי העולם, מערכות סיבים אופטיות משמשות לא רק להעברת אותות, אלא גם מיתוג, ריבוי, בקרה וניתוב הושלמו כולם בתחום האופטי, ובכך בונות רשתות תקשורת סיבים אופטיים אמיתיים.
