光接收机的功能是把由发送机发送的、经光纤线路传输后输出的已产生畸变和衰减的微弱光信号转换为电信号，并经放大、再生恢复为原来的电信号。
光接收机由光检测器、放大器和相关电路组成。对光检测器的要求是响应度高、噪声低、响应速度快。目前广泛使用的光检测器有光电二极管（PIN）和雪崩光敏二极管（APD）。
光接收机把光信号转换为电信号的过程是通过光检测器实现的。光检测器的检测方式有直接检测和外差检测两种。直接检测是由光检测器直接把光信号转换为电
信号。外差检测是在接收机中设置一个本地振荡器和一个混频器，使本地振荡光和光纤输出的光进行混频产生差拍而输出中频信号，再经光检测器把中频信号转换成电信号。在外差检测方式中，对本地激光器的要求很高，要求光源是频率非常稳定、谱线宽度很窄、相位和偏振方向可控制的单模激光器，其优点是接收灵敏度很高。目前使用的光纤通信系统中，普遍采用强度调制－直接检测方式。外差检测用在相干光纤通信中，虽然外调制－外差检测的方式技术复杂，但其有着传输速率高、接收灵敏度高等优点，所以是一种有应用前途的通信方式。
衡量接收机质量的主要指标是接收灵敏度。它表示在一定的误码率条件下，接收机调整到最佳状态时接收微弱信号的能力。接收机的噪声是影响接收灵敏度的主要因素。
对于长距离的光纤传输系统，中途还需要中继器，其作用是将经过光纤长距离衰减和畸变后的微弱光信号放大、整形，再生成具有一定强度的光信号，继续送向前方，以保证良好的通信质量。以往光纤通信系统中的光中继器都是采用光-电-光的形式，即将接收到的光信号用光电检测器变换成电信号，经放大、整形、再生后
再调制光源，将电信号变换成光信号重新发出，而不是直接把光放大。但随着光放大器（如掺铒光纤放大器）的开发、成熟、使用，光的直接放大已成为可能，也就是说采用光放大器的全光中继和全光网络已为期不远。