Die optische Freiraumübertragung ist vergleichbar mit dem Richtfunk (daher auch: Optischer Richtfunk), allerdings mit dem Unterschied, dass das Funksignal durch ein optisches Signal ersetzt wird, das mit einen Laserstrahl übertragen wird.

Der Aufbau der optischen Systeme entspricht denen der funktechnischen Systeme. Eine optische Richtfunkstrecke besteht aus zwei Stationen bzw. Strahlungsköpfen, den so genannten Outdoor Units, die jeweils einen optischen Sender und Empfänger enthalten. Die Infrarotstrahlung wird empfangsseitig in einer Linse gebündelt und dem O/E-Wandler zugeführt, der sie in elektrische Signale umwandelt.

Die Datenraten dieser optischen Punkt-zu-Punkt-Verbindung liegen bei mehreren GBit/s und die Entfernungen bei bis zu 4km. Neben den Punkt-zu-Punkt-Verbindungen können FSO-Systeme auch als Mehrpunktverbindungen oder in anderen Topologien wie der Stern- oder Ringtopologie aufgebaut werden.