光子晶体的概念最初由 E.Yablonovitch 和 S. John 于 1987 年在分别研究如何抑制自发辐射及光子局域时同时提出，它是一种折射率随空间周期性变化(变化周期一般在光波长量级上)的新型光学微结构材料。经过人们不懈的理论研究和实践创新，到目前为止，光子晶体技术已成功应用于光传输，集成光学以及光信号处理等众多领域，并从根本上改变了人们对光子器件的认识，有力地促进了光子器件的微型化和集成化，使"全光子化"的信息处理成为可能。正因为如此，1999 年 12 月 17 日光子晶体被《Science》杂志评为全球十大进展之一。

光子晶体最大的特征是光子带隙效应:与半导体材料中周期性排列的原子结构相似,光子晶体由介电常数周期性变化的两种不同介质材料构成, 介电常数的周期性排列产生了一定的"势场"，当两种材料的介电常数相差足够大时，在介质界面上会出现布拉格散射，光波在其中传播时将会受到调制而形成能带结构，这种能带结构就叫做光子能带(Photonic Band)。光子能带之间可能出现的带隙即为光子带隙(Photonic Bandgap，PBG)，能量落在带隙中的光将被禁止在光子晶体中传播，因为光子带隙中的态密度为零。两种介质材料的介电常数比(或折射率比)越大，布拉格散射越强烈，就越有可能出现光子带隙。光子晶体的另一个重要特征是光子局域:如果在光子晶体周期性结构中引入某种缺陷，和缺陷态频率吻合的光子可能被局域在缺陷位置或只能沿缺陷位置传播。光子晶体引入点缺陷形成微腔、引入线缺陷形成光波导、引入面缺陷则形成一个完全镜面。

光子晶体光纤就是在二维光子晶体纤维的长度方向上制造线缺陷，从而能够导光的波导。与普通的光纤不同，在光子晶体光纤中石英玻璃(或其它材料)纤芯或(和)包层中沿轴向规则排列着许多周期性微气孔，这些气孔阵列(类似于晶体中的晶格)构成"晶格常数"为光波波长量级(约几百纳米)的二维光子晶体结构(圆形气孔的半径一般小于晶格常数)，晶格的排列形状主要有三角形、六边形、正方形、长方形、蜂窝形以及其它规则形状等，其中以三角形和六边形最为常见。广义的光子晶体光纤还包括一维光子晶体光纤，即在圆形光纤纤芯的外缘交替地分布折射率高低不同的多层介质环，外环高低折射率介质的厚度远小于光纤纤芯，又有环形光纤及环形布拉格光纤之称。

光子晶体光纤根据导光机理可以分为两大类:

第一大类是全内反射型光子晶体光纤(Total Internal Reflection PCF, TIR-PCF)，也称为高折射率纤芯光子晶体光纤(High-index Core PCF)或折射率导光型光子晶体光纤(Index-guiding PCF)。其导光机理定性地理解为:造成周期性缺陷的纤芯折射率(一般是石英玻璃)与周期性微结构包层的折射率(含气孔的单元)之间存在一定差异，从而形成类似于常规光纤的芯/包折射率分布结构而使光能够在纤芯中传播，因此这种结构的光子晶体光纤导光机理依然是全内反射，但与常规光纤有所不同，由于包层中包含有空气孔，所以这种机理称为改进的全内反射。

结合具体的结构实现形式和光学特性，这一大类光子晶体光纤又可以分为四个子类:高数值孔径光子晶体光纤(High Numerical Aperture PCF,HNA-PCF)、大模场光子晶体光纤(Large Mode Area PCF, LMA-PCF)、高非线性光子晶体光纤(Highly Nonlinear PCF, HNL-PCF) 和气孔改性光导纤维(Hole Assisted Lightguide Fiber,HALF)。 第二大类是光子带隙型光子晶体光纤(Photonic Bandgap PCF, PBG-PCF)，也可以称为带隙波导型光子晶体光纤(Bandgap Guiding PCF, BG-PCF)。其导光机理定性地理解为:包层中的小孔点阵结构形成具有二维光子晶体结构，它对一定波长的光形成光子能量禁带，限制了该波长的光传输，而纤芯的特定结构对于包层而言是显著的结构缺陷，使包层形成的光子能量禁带发生分裂形成类似于电子能带理论的能隙，容许该波长的光子在纤芯中沿轴向方向传输，而平行小孔点阵的方向很难传输。虽然在这类光子晶体光纤中不能发生全内反射，但包层的小点阵结构就像一面镜子，这样光就在许许多多的小孔和石英玻璃界面多次发生反射，光被限制在纤芯之内传输。

这类光子晶体光纤也可以分为三个子类:空心带隙光子晶体光纤(Air Guiding PCF, AG PCF 或 Hollow Core PCF, HC PCF)、低折射芯区光子晶体光纤(Low Index Core PCF, LIC PCF)和实心蜂窝光子晶体光纤(Solid Core Honeycomb PCF)。 光子晶体光纤横截面上空气孔的引入使得光子晶体光纤具有许多"奇异"的光学传输性质。这些特性包括:无尽单模特性、灵活的色散特性、高双折射、增强的非线性特性、大数值孔径、大模场面积、PBG 光子晶体光纤的空心传输等等。其潜在的应用包括超宽色散补偿、短波长光孤子传输发生、光纤传感、极短拍长的偏振保持光纤、光子晶体天线、光学集成电路、超短脉冲激光器放大器和光开关;当掺进非线性介质时, 还可望用于光开关、光限幅、光双稳和光倍频等等。通过设计更加复杂的结构和使用不同的材料,还会有更多的用途。光子晶体光纤已成为近期纤维光学研发领域内比较热门的课题之一。