核心直徑小于傳播光波波長約十倍的光纖，不能用幾何光學(xué)理論來分析其物理性質(zhì)。替而代之，必須改用麥克斯韋方程組來分析，導(dǎo)出相關(guān)的電磁波方程。視為光學(xué)波導(dǎo)，光纖可以傳播多于一個(gè)橫模的光波。只允許一種橫模傳導(dǎo)的光纖稱為單模光纖。用于通信用途時(shí)，線材會以黃色外皮做為辨識[來源請求]。大直徑核心、多橫模的光纖的物理性質(zhì)，也可以用電磁波波動方程分析。結(jié)果會顯示出，這種光纖允許多于一個(gè)橫模的光波。這樣的解析多模光纖，所得到的結(jié)果，與幾何光學(xué)的解析結(jié)果大致相同。
 
 　　波導(dǎo)分析顯示，在光纖內(nèi)的光波的能量，并不是全部局限于核心里。令人驚訝地，特別是在單模光纖里，有很大一部分的能量是以衰減波的形式傳導(dǎo)于包覆。
 
 　　最常見的一種單模光纖，核心直徑大約為 7.5–9.5 微米，專門用于傳導(dǎo)近紅外線。多模光纖的核心直徑可以小至 50 微米，或者大至幾百微米。
 
 7 特用光纖
 
 　　有些特用光纖的核心或包覆會特別地制作成非圓柱形，通常像橢圓形或長方形。這包括維護(hù)偏極化光纖。光子晶體光纖是一種新型的光纖，其折射率以規(guī)律性的模式變化（通常沿著光纖的軸向會有圓柱空洞）。光子晶體光纖應(yīng)用衍射效應(yīng)（單獨(dú)的或加上全反射效應(yīng)）來局限光波于光纖核心。
 
 8 衰減機(jī)制
 
 　　在介質(zhì)內(nèi)，光纖的衰減，又稱為傳輸損失，指的是隨著傳輸距離的增加，光束（或信號）強(qiáng)度會減低。由于現(xiàn)代光傳輸介質(zhì)的高質(zhì)量透明度，光纖的衰減系數(shù)的單位通常是 dB/km （每公里長度介質(zhì)的分貝）。因?yàn)楣枋ＡЮw維能夠滿足嚴(yán)格的規(guī)定，局限光束于內(nèi)部，傳輸介質(zhì)材料大多是由硅石玻璃纖維制成的。
 
 　　阻礙數(shù)字信號遠(yuǎn)距離傳輸?shù)囊粋€(gè)重要因素就是衰減。因此，減少衰減是光纖光學(xué)研究的必然目標(biāo)。經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果，顯示出光散射和吸收是造成光纖衰減的主要原因之一。