Общие характеристики оптической передающей системы определяются не только световодами, но и источником, и приемником света, соединительными элементами и контактами. В качестве источника света обычно используют светодиоды и лазерные диоды. Эти приборы имеют небольшие размеры, и их можно легко подсоединить к световодам.
Основой светодиода является р-n-переход. Если он включен в прямом направлении, то электроны из n-области и дырки из р-области попадают в переходную зону, где они рекомбинируют. При этом испускаются кванты света. Светодиод обладает очень важным преимуществом: скорость рекомбинации, а значит, и число возникающих квантов света пропорциональны количеству пар носителей заряда, попадающих в активную зону, а следовательно, прямо пропорциональны току через диод. Таким образом, испускание света можно легко модулировать с помощью тока, текущего через диод. Вид такой характеристики (см. рис. 8.16) зависит от температуры. Поэтому в оптических передающих системах, где источником света служит светодиод, необходимо хорошо стабилизировать температуру.
Длина волны испускаемого света зависит от расстояния между валентной зоной и зоной проводимости светодиода. Энергии электронов и дырок в зоне проводимости и валентной зоне могут различаться, поэтому длина волны излучения определена не очень точно. Спектральная полуширина линии составляет для светодиодов в области 
нм примерно 
нм. Светодиоды обычно изготавливают из арсенида галлия (GaAs) или арсенида галлия-алюминия (GaAlAs). В интервале длин волн около 1,3 и 1,55 мкм используют соединение GaInAsP; нужная длина волны достигается изменением состава этого материала.
Поскольку процессы рекомбинации происходят самопроизвольно, излучение светодиода является некогерентным. Яркость излучения почти не зависит от направления, и светодиод близок по свойствам к излучателю Ламберта. Время нарастания импульса света ограничено временем жизни носителей заряда в активной зоне (обычно от 1 до 10 нс), и поэтому частоты модуляции светодиодов не превышают 50 – 100 МГц (и лишь в отдельных случаях достигают 1 ГГц).
Расширить область частот модуляции до гигагерц позволяют лазерные диоды. Они изготавливаются из тех же материалов, что и светодиоды, но имеют существенное отличие: плоские поверхности диодного кристалла, расположенные перпендикулярно его активной зоне, служат в качестве плоскопараллельных зеркал, образующих оптический резонатор (резонатор Фабри – Перо). Активная зона таких диодов выполняется очень тонкой, и поэтому, как и в светодиодах, в ней могут существовать только некоторые моды с определенной частотой. В излучении этих мод сосредоточивается большая энергия.
При инверсии населенности вынужденное излучение преобладает над поглощением, и кванты света испускаются с определенной фазой: активная зона служит усилителем света. Когда усиление света становится настолько большим, что оно компенсирует потери света в резонаторе, прибор переходит в лазерный режим генерации. Через полупрозрачное зеркало испускается когерентное излучение с определенными параметрами.
Выбор рабочего режима лазерного диода производят исходя из условия для рабочего тока 
, при котором выходная мощность излучения растет пропорционально току через диод (см. рис. 8.16, зависимость 1). Безусловно необходимо стабилизировать температуру кристалла, что можно осуществить с помощью малогабаритного полупроводникового теплового насоса на термоэлементах. Иногда сам лазер, температурный датчик (терморезистор) и тепловой насос располагают в одном корпусе прибора.
В общем случае спектр лазерного излучения состоит из нескольких узких эмиссионных линий, которые соответствуют различным частотам мод, усиливаемых в резонаторе. Очень узкое пространственное распределение излучения и пониженный эффективный коэффициент преломления приводят к тому, что при подключении лазерного диода к световоду в нем возбуждается только продольная мода излучения. При спектральной ширине линии менее 0,01 нм можно пренебречь дисперсией, которая
определяется свойствами материала.
В качестве детекторов светового излучения, подключаемых к противоположному концу световода, в основном используют полупроводниковые фотодиоды. За счет внутреннего фотоэффекта оптический сигнал преобразуется в них в электрический. Используют простые р-n-диоды, p—i—n-диоды и лавинные фотодиоды. Частотная характеристика определяется не только диффузионными процессами и временами жизни носителей заряда в диодах, но и характеристиками внешнего нагрузочного контура. Верхние граничные частоты лежат в области нескольких гигагерц, причем широко доступны диоды с предельной частотой около 7 ГГц.
