高非线性光子晶体光纤一般有两种:一种是纤芯较小，孔洞较大的网状多模光纤，另一种纤芯稍微大些，孔洞较小，工作在零色散波长处的单模光纤。 单模的高非线性光子晶体光纤比孔洞较大的多模的高非线性光子晶体光纤相比具有一些更好的特性:单模HNL-PCF空气孔洞较小，因此与传统光纤的熔接较容易一些;聚焦在单模HNL-PCF包层区域的光不能传播而使其易于实现自由空间光耦合;另外单模HNL-PCF严格的工作在单模状态。虽然单模HNL-PCF具有许多优点但是其非线性系数一般不高，研究发现多模HNL-PCF可获得更高的非线性系数，因此使用较广。高非线性光子晶体光纤一般指的是多模HNL-PCF。

普通石英单模光纤的非线性系数为1.11 1 WKm,而高非线性光子晶体光纤由于光被周期性的空气微孔阵列严格地限制在纤芯中,其非线性系数是普通石英单模光纤的几十至几百倍,甚至高达245WKm。因此,在PCF中用脉冲泵浦峰值功率低于次千瓦量级(比常规非线性光纤所需的注入脉冲激光功率低1~2个数量级)的激光脉冲,可以产生较大的非线性频率变换和双倍程的超连续光谱。另外, PCF 的色散特性具有较大的设计灵活性,适当调整光纤的结构参数可以获得较平坦的色散特性。同时由于包层与纤芯较大的折射率差，使得波导色散增加，零色散波长可以移至短波长波段。具有高非线性系数和可控的色散特性的高非线性光子晶体光纤的已被广泛应用于光通信、全光再生、光相干层析及光频率测量等领域。