全光網物理拓撲就是網路節點的物理連線關係，從其組成上講，它是網路節點與光纜鏈路的集合。在波分復用技術發展的早期，點到點的連線是唯一的套用方式。隨著節點技術的發展，WDM組網技術得到了人們的重視，光分又復用器（OADM）以及光交叉連線（OXC)設備的出現使各種物理拓撲的實現成為可能。
除簡單的點到點的連線方式外，基本的物理拓撲還有以下幾種：
（1）線型。當所有的網路節點以一種非閉合的鏈路形式連線在一起時，就構成了線型拓撲。通常這種結構的端節點是波分復用終端（LTmcs)，中間節點是光分又復用器（OADM)。這種結構的優點是結構簡單，而且可以靈活上/下光載波，但其生存性較差，這是因為節點或鏈路的失效將把整個系統割裂成若干個獨立的部分，而無法實現有效的網路通信。
（2）星型。當所有網路節點中只有一個特殊節點與其他所有節點有物理連線，而其他各節點之間都沒有物理連線時就構成了所謂的星型結構（也稱樞紐結構），其中該特殊節點稱為中心節點，它通常由具有WXC功能的點承擔；而其他節點稱為從節點，可以使用波分復用終端設備。
（3）樹型。樹型網路是星型網路與線型網路的結合，也可以看做是星型拓撲的拓展，可以使用分割概念對樹型拓撲進行分析，即把它分割成若干個星型與線型子網路的有機結合，再在子網路分析的基礎上進行綜合。
（4）環型。如果線上型拓撲中兩個端節點也使用光分插復用設備，並用光纜鏈路連線，那么就形成了環型拓撲。可以注意到，在環型拓撲中，任何兩個網路節點之間都有長短不同的兩條且傳輸方向相反的路由，這就為網路的保護提供了有力的物理基礎、環型拓撲的優點是實現簡單，生存性強，可以套用於各種場合。
