סיבים אופטיים מורכבים משתי שכבות זכוכית עם מדדי שבירה שונים. השכבה הפנימית היא ליבה פנימית אופטית, בקוטר של מספר מיקרומטרים עד כמה עשרות מיקרומטרים, וקוטר השכבה החיצונית הוא 0.1-0.2 מ"מ. בדרך כלל, מקדם השבירה של זכוכית הליבה הפנימית גדול ב-1 אחוז מזה של הזכוכית החיצונית. על פי עקרון השבירה וההחזרה הכוללת של האור, כאשר זווית האור הפוגעת בממשק בין הליבה הפנימית לשכבה החיצונית גדולה מהזווית הקריטית להחזרה מוחלטת, האור אינו יכול לחדור לממשק והוא מוחזר לחלוטין.




