Wiązka włókien optycznych jest optycznym medium transmisyjnym składającym się z wielu ciasno upakowanych pojedynczych włókien optycznych. Jest szeroko stosowany w medycynie, obrazowaniu przemysłowym, komunikacji i innych dziedzinach. Jego podstawowa zasada działania opiera się na zjawisku całkowitego wewnętrznego odbicia, które zapewnia wydajną transmisję o niskich-stratach poprzez wielokrotne odbicia światła we włóknie.
Podstawowa struktura wiązki włókien składa się z rdzenia i płaszcza. Rdzeń to centralna część włókna, zwykle wykonana ze szkła lub tworzywa sztucznego o wysokim współczynniku załamania światła; płaszcz otacza rdzeń i ma niższy współczynnik załamania światła. Kiedy światło pada na powierzchnię styku rdzenia z płaszczem pod kątem większym niż kąt krytyczny, następuje całkowite wewnętrzne odbicie, zatrzymując światło w rdzeniu i zapobiegając jego wyciekowi. Zasada ta umożliwia światłowodom przesyłanie sygnałów optycznych przy wyjątkowo niskich stratach energii. Nawet po zgięciu lub skręceniu transmisja światła pozostaje stabilna, o ile nie zostanie naruszony warunek całkowitego wewnętrznego odbicia.
W wiązce światłowodowej każde włókno działa niezależnie, tworząc równoległy system transmisji. W zależności od wymagań zastosowania, wiązki włókien mogą być ułożone w układy regularne (takie jak układy kwadratowe lub sześciokątne) lub nieregularne. Do transmisji obrazu, na przykład w endoskopii, powszechnie stosuje się regularnie ułożone wiązki światłowodowe. Jeden koniec wiązki przechwytuje obraz, podczas gdy drugi koniec, ułożony w tej samej kolejności, przesyła sygnał świetlny piksel po pikselu, tworząc wyraźne informacje wizualne. Z kolei nieregularnie ułożone wiązki światłowodowe są częściej stosowane do oświetlenia lub przesyłania energii, np. do prowadzenia wiązki w obróbce laserowej.
Zaletami wiązek światłowodowych jest ich elastyczność, odporność na zakłócenia elektromagnetyczne i duża przepustowość. W porównaniu z tradycyjnymi kablami miedzianymi, wiązki światłowodowe charakteryzują się mniejszym tłumieniem sygnału na dużych dystansach i są odporne na pola elektromagnetyczne, dzięki czemu nadają się do stosowania w złożonych środowiskach. Wraz z postępem w materiałoznawstwie i procesach produkcyjnych wydajność wiązek światłowodowych stale się poprawia, dzięki czemu odgrywają one coraz ważniejszą rolę w nowoczesnej technologii.
