מערכות תקשורת סיבים אופטיים מסתמכות על כמה מרכיבים מרכזיים:
1. משדרים אופטיים, בדרך כלל באמצעות לייזרים מוליכים למחצה (VCSELs), לייזרים סיבים ומאפננים אופטיים
2. מקלט אופטי באמצעות פוטודיודה (דיודת מפולת)
3. סיב אופטי, מותאם לאובדן, תכונות מוליך גל, פיזור ואי-לינאריות
4. מודול פיצוי פיזור
5.מגברים מוליכים למחצה וסיבים (בעיקר מגברי סיבים מסוממים בארביום ולעיתים מגברי ראמאן) משמשים לשמירה על עוצמת אות מספקת במהלך שידור בסיבים אופטיים ארוכים, או להגברת האות לפני שהוא מזוהה.
6. מסננים אופטיים (באמצעות סיבי Bragg רשתות) ומצמדים
7. מתגים אופטיים ומרבבים (באמצעות רשתות מוליכי גל ערכות), לדוגמה, מרבבי הוספה/ירידה אופטיים (OADMs) יכולים להפריד או להוסיף ערוצים באורך גל במערכות WDM
8. מתג אופטי מבוקר חשמלי
9. מכשיר לחידוש אותות (מחדש חשמלי או אופטי), שחזור שעון
10. מכשירים אלקטרוניים שונים לעיבוד אותות או בקרה
11. מחשבים ותוכנה לבקרת פעולת המערכת
בתקשורת סיבים אופטיים, רכיבים אופטיים וחשמליים משולבים בדרך כלל במעגלים משולבים פוטוניים. ההתקדמות בתחום הטכנולוגיה הזה תאפשר הרחבת תקשורת סיבים אופטיים לבתים (סיבים עד הבית) ולמשרדים.