时域上, 超短脉冲激光产生是开展时-频域精密控制的前提和基础. 至今,小于 5 fs 的锁模钛宝石激光器已有报道,经过腔内色散啁啾补偿,脉冲宽度达到光周期量级. 这样的超短脉冲,可以广泛应用于研究高功率脉冲情况下的各种非线性现象.然而, 由于受本身结构和成本的制约,超短脉冲固体激光器大多用于科学研究. 自 1960 年 实现将铒,钕,铥等稀土离子掺进玻璃中后,光纤激光器的研制就成为了可能.不久 以后,钕离子成功的被掺杂到了光纤波导的芯径中.由于钕离子作为激光增益介质具 有很高的效率,所以,早期的光纤激光器都是以钕离子为基础,工作波长为 1064 nm. 直到 1980 年,铒离子掺杂技术的成熟,基于掺铒离子的光纤激光器越来越受到人们的 关注.最主要的原因就是掺铒光纤激光的工作波长在 1550 nm 附近,正好对应于单模 光纤的最小损耗波段,非常适用于光纤通信系统.之后,其它波段的掺稀土离子,例 如掺钬,掺铥,掺镱,掺镨的光纤同样研制成功,将光纤激光器的输出波长扩展到其 它波段.近几年来,得益于半导体泵浦激光器和光纤高掺杂技术的发展,基于掺稀土 离子的超短脉冲光纤激光器越来越受到人们的重视.光纤激光器由于其在结构,成本 上的优势,已经在科学研究和工业生产中得到了广泛的应用.目前为止,报道的最窄 的光纤激光器的脉冲宽度为 28 fs. 相对于传统的固体激光器,光纤激光器具有不可比拟的优势.光纤激光器掺杂技 术简单,激光传输损耗低,与泵浦光耦合效率高.光纤激光器采用光纤作为传输介质, 可以与其它光纤器件兼容,减少了激光器所占的空间.而且光器件之间采取直接熔接 的方式,相对于固体激光器而言无需复杂的光路调整系统.由于光通信器件的成熟, 激光器成本也可以大大降低.一般单模光纤的芯径为 8 μm, 所以光在芯径内传播时的 功率密度通常很高,非线性作用很强,非常适合用于产生锁模振荡器.

1998年英国Bath大学的Knight等首次提出光子晶体光纤是一种制造单模大模场光纤的新方法，并成功制备出模场直径为22μm、模场面积为380μm 的大模场光子晶体光纤。然而，由于大模场光子晶体光纤结构设计和预制棒制备工艺的复杂性，在随后的几年里其研究进展缓慢。直到德国Jena大学的Limpert等通过实心棒取代空气孔微结构包层内环若干数量空气孔的方法，增大纤芯直径，获得了模场面积超过1000μm2 的单模光子晶体光纤。2005年以后，大模场光子晶体光纤的设计和制备方法开始多样化，出现了各种形状的大模场光纤结构，包括泄漏通道光子晶体光纤、棒状光子晶体光纤、多芯光子晶体光纤等。光纤的模场面积也相应地得到极大提高。2007年美国IMRA 的Dong等利用泄漏通道结构获得了模场面积达3160μm2 的光子晶体光纤，随后又用该方法将光纤的模场面积提高到14000μm2。2009年研究者又设计出一种获得大模场光子晶体光纤的新方法应力诱导低折射率差法。美国IMRA的Fu等利用光纤拉丝冷却后形成的压力场诱导纤芯和低折射率沟道形成微小的折射率差[Δn≈6(±1)×10-5]，分别实现了模场面积为17400μm2(对应波长1.03μm)和模场面积为31600μm2(对应波长1.55μm)的单模低损耗光子晶体光纤。研究者在大模场光纤设计和制备方面进行了大量的研究工作，还报道了抗弯曲光子晶体光纤，以及其他大模场光子晶体光纤的设计方法。

自2001年英国Bath大学Wadsworth等采用掺Yb3+ 大模场光子晶体光纤实现激光输出以来，稀土离子掺杂的大模场光子晶体光纤开始广泛应用于光纤激光器，激光输出功率也从最初的315mW 提高到2.5kW 以上。有研究者预测大模场光子晶体光纤激光器单根光纤激光输出可达36kW，因此大模场光子晶体光纤激光器的激光输出功率还有很大的提升空间。与此同时，大模场光子晶体光纤在脉冲激光器、光纤放大器领域的应用也处于快速发展中，并取得重大进展，目前脉冲宽度已达到亚飞秒级，峰值功率不断提高。2003年以后，有关大模场光子晶体光纤色散特性、偏振特性、损耗等特性以及它在光纤通信系统中高速信号传输、超连续谱产生和高灵敏度传感器等方面的探索性应用研究相继报道。

国内在大模场光子晶体光纤方面的研究起步虽晚，其商业化进程也相对缓慢，然而近年来燕山大学、天津大学、南开大学、武汉邮电科学研究院、中国科学院上海光学精密机械研究所(以下简称中科院上海光机所)、华中科技大学和烽火通信等研究机构和厂商在大模场光子晶体光纤的设计与制备、高功率光纤激光器、放大器等方面取得了丰富的研究成果，部分工作已达国际先进水平。国内的大模场光子晶体光纤激光器的输出功率已从几瓦提升到近千瓦量级。在脉冲激光放大器方面，脉冲宽度也已达亚百飞秒量级，2008年天津大学刘博文等将光纤激光器的输出经光栅对压缩后，得到85fs超短脉冲。在大模场光子晶体光纤设计和制备方面，2010年燕山大学郭艳艳等采用多极法设计了一种新型的全固态八边形大模场低损耗掺镱石英光子晶体光纤，且可实现单模传输，在1.064μm处模场面积可达2000μm2。同年，燕山大学耿鹏程等采用多极法和有限差分光束传播法设计了一种大模场掺镱的七芯光子晶体光纤，其模场面积高达3703μm2。2010年中科院上海光机所的周秦岭等采用全矢量有限差分法设计了一种大模场面积平顶模场光子晶体光纤，模场面积超过2000μm2，与相同模场面积的其他类型光子晶体光纤相比，其损伤阈值和非线性阈值明显提高，有利于提高大模场光纤激光器及放大器的输出功率。中科院上海光机所和烽火通信有限在大模场光子晶体光纤的制备方面做出了巨大贡献，2006年烽火通信制备了模场面积为167μm2的掺镱宽频单模大模场光子晶体光纤，2009年该又制备了1465.7μm2 的大模场光子晶体光纤。2012年中科院上海光机所的冯素雅等制备了纤芯直径为260μm的准单模大模场光子晶体光纤，这是目前国内报道的最大纤芯的光子晶体光纤。

此外，虽然已报道的大模场光子晶体光纤的基质材料大都集中于石英材料，而基于一些新玻璃基质(如碲酸盐玻璃、磷酸盐玻璃和硫系玻璃)的大模场光子晶体光纤近年来也开始相继报道。

光子晶体光纤按照其导光机理可以分为两大类:折射率导光型(IG-PCF)和带隙引导型(PCF)。带隙型光子晶体光纤能够约束光在低折射率的纤芯传播。第一根光子晶体光纤诞生于1996年，其为一个固体核心被正六边形阵列的圆柱孔环绕。这种光纤很快被证明是基于内部全反射的折射率引导传光。真正的带隙引导光子晶体光纤诞生于1998年。带隙型光子晶体光纤中，导光中心的折射率低于覆层折射率。空心光子晶体光纤(Hollow-core PCF,HC-PCF)是一种常见的带隙型光子晶体光纤。光子晶体光纤主要通过堆叠的方式拉制而成，有些情况下会使用硬模(die)来辅助制造

折射率引导型光子晶体光纤具有无截止单模特性 、大模场尺寸 /小模场尺寸和 色散可调特性(调节d,Λ等，无须掺杂)等特性。被广泛应用于色散控制 (色散平坦，零色散位移可以到800nm)，非线性光学 (高非线性，超连续谱产生)，多芯光纤 ，有源光纤器件(双包层PCF有效束缚泵浦光)和光纤传感等领域。

空隙带隙型光子晶体光纤具有易耦合，无菲涅尔反射，低弯曲损耗、低非线性和特殊波导色散等特点被广泛应用于高功率导光，光纤传感和气体光纤等方面。光子晶体光纤的发展为光纤传感开拓了广阔的空间，尤其是在生物传感和气体传感方面为光纤传感技术带来新的发展。