Fotonično kristalno vlakno (PCF), znano tudi kot mikrostrukturno optično vlakno (MOF), ima številne edinstvene in nove fizikalne lastnosti, kot so: nadzorovana nelinearnost, neskončni posamezni način, nastavljiva singularna disperzija, majhne upogibne izgube, veliko modno polje itd. značilnosti je težko ali nemogoče doseči z običajnimi kremenovimi enosmernimi vlakni.
Zato so mikrostrukturirana optična vlakna pritegnila pozornost tujih znanstvenih krogov. Z napredkom tehnologije izdelave mikrostrukturiranih optičnih vlaken so različni kazalniki mikrostrukturiranih optičnih vlaken dosegli preboj in pojavila so se različna nova mikrostrukturirana optična vlakna, kot to zahtevajo časi. Ne uporablja se samo na področju običajne optične komunikacijske tehnologije, temveč se pogosto uporablja tudi na področju optičnih naprav, kot so: močni optični laserji, optični ojačevalniki, superkontinuumska spektroskopija, disperzijska kompenzacija, optična stikala, podvojitev optične frekvence, filtri, pretvorniki valovnih dolžin, generatorji Soliton, pretvorniki načinov, polarizatorji vlaken, medicina, biosenzator in druga področja.
Fotonska kristalna vlakna, znana tudi kot mikrostrukturna vlakna, v zadnjih letih vzbujajo veliko pozornosti. Njegov prerez ima bolj zapleteno porazdelitev indeksa loma in običajno vsebuje pore v različnih razporeditvah. Velikost teh por je približno enakega velikosti kot valovna dolžina svetlobe. Po celotni dolžini naprave se lahko svetlobni valovi širijo v jedrnem predelu vlakna. Fotonska kristalna vlakna imajo številne posebne lastnosti.
Na primer, mogoče je podpirati samo en način prenosa v širokopasovnem območju; razporeditev por na območju obloge lahko močno vpliva na lastnosti načina; asimetrična razporeditev por lahko povzroči tudi velik dvolomni učinek, ki je zasnovan za nas. To omogočajo visoko zmogljive polarizacijske naprave.
Koncept fotonskih kristalov se je prvič pojavil leta 1987, ko je bilo predlagano, da ima elektronska pasovna reža polprevodnikov periodično srednjo strukturo, podobno optični. Eno najbolj obetavnih področij je uporaba fotonskih kristalov v tehnologiji optičnih vlaken. Glavna tema, ki jo obravnava, je periodična mikrostruktura vlaken z visokim indeksom (običajno jih sestavljajo zračne luknje s silicijevim dioksidom kot materialom za ozadje).
Zadevna vlakna se pogosto imenujejo fotonska kristalna vlakna (PCF) in to novo vrsto optičnega valovoda lahko enostavno razdelimo v dve ločeni skupini. Prva vrsta vlaken ima jedrno plast z visokim lomnim količnikom (običajno trdni silicij) in je obdana z dvodimenzionalno oblogo iz fotonskih kristalov. Ta vlakna imajo podobne lastnosti kot običajna vlakna, njihovo delovno načelo pa je, da tvorijo valovod s popolnim notranjim odbojem (TIR); V primerjavi s tradicionalnim prenosom lomnega količnika efektivni lomni količnik obloge fotonskih kristalov omogoča, da ima jedro višji lomni količnik. Zato je pomembno opozoriti, da so tako imenovana vlakna fotonskih kristalov s popolno notranjo refleksijo (TIR-PCF) dejansko popolnoma neodvisna od učinka fotonske pasovne reže (PBG).
Druga vrsta vlaken, ki se popolnoma razlikuje od TIR-PCF, njena fotonska kristalna obloga prikazuje učinek fotonske pasovne reže, ki ta učinek uporablja za nadzor žarka v jedru. Ta vlakna (PBG-PCF) kažejo precejšnjo zmogljivost, med katerimi je najpomembnejša sposobnost nadzora in usmerjanja žarka, da se širi v jedru z nižjim lomnim količnikom kot obloga. Nasprotno pa so bila prvič izdelana celotna fotonska kristalna vlakna z notranjim odbojem (TIR-PCF), prava fotonska prenosna vlakna (PBG-PCF) pa so bila pred kratkim eksperimentalno dokazana.
Leta 1991 so Russell in sod. je prvič predlagal koncept fotonskih kristalnih vlaken (PCF), ki temelji na principu prenosa svetlobe fotonskih kristalov.
Leta 1996 je J． C. Knight et al. razvil prvi PCF na svetu' Kasneje je na področju komunikacije z optičnimi vlakni in optičnih raziskav PCF vzbudil široko zanimanje po vsem svetu.
