1992年，P.St.J.Russel初次提出光子晶体光纤（PCF）的观念。光子晶体光纤是指正在笔直于光纤纵轴的横截平面内拥有二维周期性的折射率布局，而且这种二维周期性布局正在光纤纵轴宗旨上稳定的光纤，光子晶体光纤最明显的特质是正在光纤横截面上的周期性布局。
光子晶体光纤的布局与向例光纤迥然分歧，平凡的光纤是由实体的纤芯和包层组成的，而光子晶体光纤的包层由气氛孔和石英组成，气氛孔正在纤芯的表围以正六边形的形态条例分列。石英-气氛复合布局的光子晶体光纤大折射率反差、高度可职掌的周期性折射率变革，为光的传导与职掌供应了新的机理及途径。光子晶体光纤拥有很多特别而奇特的物理性情：可控的非线性、无尽单模性情、可医治的古怪色散、低弯曲损耗、大模场等，这些性情是向例石英单模光纤很难或无法告竣的，所以，光子晶体光纤惹起了科学事业家的深刻笑趣，并展开了深化的表面与试验斟酌。
1996年，英国南安普顿大学光电子学斟酌核心J.C.Knight等正在《Opt.Lett.》初次报道了所研造的实芯光子晶体光纤样品，并将4个分歧波长的光源注入1米长的该光纤中，测试其近场与远场性情，证据了光正在光子晶体光纤中的传导性情。1998年J.C.Knight等正在《Science》初次报道“光纤中的光子带隙导波效应”，出现近似电子能带来的光子带隙效应，并造备出光子带隙型光子晶体光纤。1999年，R.F.Cregan等正在《Science》初次报道“气氛芯单模光子带隙光纤”。2003年，P.St.J.Russel正在《Science》揭晓光子晶体光纤的论文，发挥了光子晶体光纤的新奇性情与利用远景。
光子晶体光纤采用气氛与石英玻璃复合的原料布局，该布局可能大幅度抬高纤芯与包层之间较大的折射率反差，这种布局可能很好地将光波电磁场正经范围正在光纤芯中。图1是3种典范的分歧布局的FTTH用光子晶体光纤。
这种气氛与石英复合布局的新型光纤拥有很强的抗弯性。其抗弯才具比拟现在的G.657.B3光纤擢升100倍以上，弯曲半径可能低落到2毫米以下，可能用于高端有线．活跃的色散裁剪性情
改良光子晶体光纤中的气氛孔巨细与间距，光子晶体光纤的色散和色散斜率会快速变革。如实心光纤的零色散点正在1300nm波长左近，也可能通过安排将零色散点向长波长转移，可是难以取得短波长的零色散。光子晶体光纤就可能告竣古代实心光纤无法告竣的短波长零色散性情、宽波段的色散平展性情（如图2），以及超大负色散性情。
Huttunen等报道了一种拥有高折射率纤芯的双芯光子晶体光纤，色散系数为-59000ps/(nm.km)，而且可能告竣105nm的宽带色散积累。Huttunen还提出了一种有用面积为80μm2、内芯折射率为1.5、表芯折射率为1.3859的双芯光子晶体光纤，其1550nm的色散系数为-1600ps/(nm.km)，积累带宽达330nm，可告竣统统C+L波段（1530nm～1625nm）的色散积累。
高非线性光子晶体光纤的非线性系数是平凡石英单模光纤的几十至几百倍，可能高达245W-1.km-1。所以，正在光子晶体光纤中不需求超速飞秒脉冲，所用脉冲泵浦的峰值功率可能低到次千瓦量级，这比向例光纤所需的功率低1～2个数目级，正在此环境下就可能形成较大的非线nm)的超联贯光谱（如图3）。其它，光子晶体光纤的色散性情拥有较大的安排活跃性，保留包层内气氛孔间距稳定而增大气氛的填充比例就可能减幼纤芯面积从而加强非线性效应，同时纤芯和包层之间极大的折射率差使得波导色散增大，结果零色散波长可能移至短波长波段(670nm～880nm），使得这些光纤奇特适合采用掺钛蓝宝石激光或Nd3+泵浦激光光源的超联贯光发作器。
更为奇特的是，光子晶体光纤尚有一奇特的“变种”。若是去除光子晶体光纤的实心纤芯，换成“空心”就造成了近似于宇宙“虫洞”的年光地道，大大减幼了光纤传输的非线性效应、色散和损耗，可用于大功率激光传输、新型通讯及光纤传感，图4是一种空心带隙型光子晶体光纤。
光子晶体光纤的纤芯可能不掺杂，告竣纯二氧化硅的纤芯，所以该光纤可能拥有很强的耐辐照性，正在航空航天和光纤陀螺等规模有诸多利用。此中掺铒耐辐照光子晶体光纤采用气氛包层实行安排，纤芯中掺铒，可是不引入具备色心性情的金属锗元素，大大擢升了其正在太空中利用的耐辐照牢靠性。图5是一种掺铒光子晶体光纤，其正在1530nm的吸取为2.5dB/m，内包层数值孔径0.50。
采用光子晶体光纤时间造作双包层掺镱光纤可能办理大有用面积与单模传输的冲突，它可能遵循激光器件的哀求，安排造作纤芯掺杂浓度高、模场合积大、内包层数值孔径大，同时保持纤芯单模传输的高哀求。
双包层掺镱光子晶体光纤的根本道理便是：内包层采用幼占空比的气氛微孔点阵，告竣纤芯的单模传输，既可能告竣较大的模场合积，减幼高功率激光传输造成的非线性效应，又可能告竣高光束质地的激光输出；表包层采用较大的气氛孔，造成较大的折射率反差，从而增大内包层的数值孔径，抬高泵浦光耦合功效，其内包层975nm的数值孔径可能抵达0.9。况且表包层平漫衍着较大的气氛孔，没有光辐射到光纤的涂层上，大大地抬高了该光纤激光器的散热机能和耐热机能。
C.D.Brooks等对纤芯直径为100μm、内包层直径290μm、表包层直径1.5mm掺镱双包层光子晶体光纤（如图6），实行增益阶段的主振荡功率放大（MOPA）试验，取得了峰值功率4.5MW的单横模激光输出，光谱线GHz，光束质地因子M2～1.3。该光纤是迄今为止报道的纤芯直径最大的双包层掺镱光子晶体光纤。
光子晶体光纤拥有活跃的空间排布工艺时间，可欺骗光子晶体复用光纤时间造作空分多芯光纤，如双芯光纤、7芯光纤、19芯光纤等（如图7）。JunSakaguchi等欺骗长16.8km的7芯光纤、97途100GHz间隔的WDM波分复用通道、2途PDM传输86-Gb/s的QPSK信号，总速度抵达109Tb/s。7芯光纤传输串扰很低，可能轻视不计。该实习初次打破了以往100Tbit/s的单纤传输容量范围，粉碎了原有的天下记载，展示出动作另日大容量传输媒质的多芯光纤重大潜力。该斟酌团队采用19芯光纤传输高达305TB/s的信号。
光纤激光器曾经遍及利用于激光切割、激光焊接、激光钻孔、激光琢磨、激光打标、激光雷达、传感时间和空间时间以及激光医学等规模。国际上，掺镱光纤激光器单根光纤曾经告竣了9600W的单模激光功率输出。2016年，我国掺镱光纤激光器的单纤输出激光功率抵达5kW。向例掺镱双包层光纤欺骗掺杂告竣光纤包层与纤芯之间的折射率差，使得保持单模传输的纤芯面积难以增进，范围了双包层掺镱光纤激光器机能的进一步抬高。
双包层掺镱光子晶体光纤的出世，可能办理大有用面积与单模传输的冲突，它可能遵循激光器件的哀求，安排造作纤芯掺杂浓度高、模场合积大、内包层数值孔径大，同时保持纤芯单模传输的高哀求，大大地抬高了该光纤激光器的散热机能和耐热机能。2005年德国Jena公司采用双包层掺镱光子晶体光纤，单纤取得了1530W的激光输出。
铒镱共掺光子晶体光纤放大器是近年来光纤放大器的斟酌热门，海表正在该方面实行了多量的根蒂利用斟酌。Akira等将0.7nJ、700fs、47MHz、32mW的1557nm种子光注入到9米铒镱共掺双包层光子晶体光纤，正在7.1W的975nm泵浦光功率效率下，正在1550nm取得了100fs、74nJ、350mW的放大激光输出，光束质地因子M2幼于1.05，发挥出单横模性情。该铒镱共掺双包层光子晶体光纤的参数为：晶格常数Λ＝22μm，占空比d/Λ＝0.54，气氛表包层直径222μm，纤芯Er3+和Yb3+的浓度折柳为140ppm和2000ppm，模场直径26μm，纤芯数值孔径为0.04，内包层数值孔径为0.58，976nm泵浦吸取系数为1.6dB/m。
超联贯谱(SC)是高功率密度脉冲激光通过非线性介质形成的激烈光谱展宽，欺骗光脉冲正在光子晶体光纤中的自相位调造(SPM)、受激喇曼散射(SRS)以及四波混频(FWM)等非线性效应，可使输入脉冲展宽获得超联贯谱，正在超联贯光谱中取出特定波长的激光就可能造作分歧波长的新型光源。超联贯谱光源正在飞秒激光脉冲的相位褂讪、光学相闭层析(OCT)、超短脉冲压缩、激光光谱学和传感时间等规模拥有遍及的利用。
光子晶体光纤因为拥有较高的非线性效应，包罗自相位调造、交叉相位调造等，欺骗该非线性效应可能研造高速、偏振无闭的高机能集成化微型全光开闭。全光开闭是波远程由全光收集和下一代光收集的焦点部件，P.Petropolous等提出基于光子晶体光纤自相位调造效应的全光开闭计划，J.E.Sharping等提出基于光子晶体光纤的交叉相位调造效应的全光开闭计划。
光子晶体光纤平漫衍着很多气氛微孔，将分歧的液体、气体、固体原料填充到气氛微孔中就可能造作出百般各样的传感器。ThomasTanggaard等将液晶填充到PBG型光子晶体光纤的气氛微孔中，造作出一种全光传感器件，该器件对温度特别敏锐，0.4℃的温度变革就可能形成60dB的消光比，是一种较好的温度传感器件或光开闭。
为了告竣高速全光通讯，起初务必告竣可能光速职掌与光的存储。2005年1月，美国康奈尔（Cornell）大学的YoshitomoOkawachi等初次欺骗光纤中受激布里渊散射（SBS）非线性效应告竣了可调谐的慢光时延，通过调度泵浦激光波长可能医治被时延的波长，通过医治泵浦光的光强可能告竣时延的巨细变革，试验中告竣了25ns的时延。
光纤中告竣慢光是慢光斟酌史籍上的里程碑，它直接将慢光时间推向实质工程化利用，满盈施展了光换取的敏捷高效性情。2007年12月，美国杜克(Duke)大学的DanielJ.Gauthier等正在《Science》上揭晓论文，欺骗光纤中的受激布里渊散射（SBS）非线性效应，得胜实行了慢光的读写试验，告竣了慢光的全光缓存时间，这是全光通讯史上的强大时间打破，而且告竣了6个归一化脉冲时延，这是目前光纤SBS慢光的最大归一化时延。
高速大容量远程传输：光子晶体光纤拥有活跃可裁剪色散性情，可能造作增色散平展、大有用面积，同时具备无尽单模性情的光子晶体光纤，而且可能造作出少模光纤和多芯光纤，少模与多芯光子晶体光纤可望正在Tbit/s超大容量的高速光纤通讯规模告竣利用。
宽带光源与波长变换器件：超高非线性光子晶体光纤非线性系数是向例单模光纤的100倍以上，可能告竣1000nm的超联贯光谱，可认为光通讯DWDM编造供应光源，俭省多量激光光源本钱；同时欺骗非线性告竣的波长变革器件，其活跃性是其它非线性光纤器件无法比较的，可能告竣超跨度波长变换。
高功率光纤激光器：采用光子晶体光纤时间造作的大模场掺稀土光子晶体光纤，具备优越的抗热毁伤才具，同时激光光束质地好，气氛造成的内包层数值孔径较大，大大抬高激光二极管与光纤的耦合功效，告竣kW级激光输出，正在大功率切割焊接以及激光打标等规模拥有遍及利用。
慢光与光存储：欺骗光子晶体光纤的超高非线性效应，可能告竣光速减慢与光速职掌，这为另日的光存储与光换取奠定了时间根蒂，也为全光通讯供应了时间告竣的新途径。
光子晶体光纤拥有平凡光纤所不具备的百般新奇性情，其正在光器件规模利用远远不止这些，光子晶体光纤活跃而善变的希奇性情给科研事业家供应了更为雄伟的联思与改进的空间，预示着微布局光纤将会正在光通讯、光器件、光传感、前辈激光等规模拥有遍及的利用远景。
