Photonic Crystal Fiber (PCF), kas pazīstams arī kā mikrostruktūras optiskā šķiedra (MOF), tai ir daudz unikālu un jaunu fizisko īpašību, piemēram: kontrolējama nelinearitāte, bezgalīgs viena režīma, regulējama vienskaitļa dispersija, zems lieces zudums, liela režīma lauks utt. īpašības ir grūti vai nav iespējams sasniegt ar parasto kvarca vienmodu šķiedru.
Tāpēc mikrostrukturētas optiskās šķiedras ir piesaistījušas ārvalstu zinātnieku aprindu uzmanību. Attīstoties mikrostrukturēto optisko šķiedru ražošanas tehnoloģijai, dažādi mikrostrukturētu optisko šķiedru rādītāji ir sasnieguši progresu, un dažādas jaunas mikrostrukturētas optiskās šķiedras ir parādījušās, kā to prasa laiks. To lieto ne tikai parasto optisko sakaru tehnoloģiju jomā, bet arī plaši izmanto optisko ierīču jomā, piemēram: lieljaudas šķiedru lāzeri, šķiedru pastiprinātāji, superkontinuuma spektroskopija, dispersijas kompensācija, optiskie slēdži, optiskās frekvences dubultošana, filtri, viļņa garuma pārveidotāji, Soliton ģeneratori, režīmu pārveidotāji, šķiedru polarizatori, medicīnas, biosensēšanas un citi lauki.
Fotoniskā kristāla šķiedra, kas pazīstama arī kā mikrostruktūras šķiedra, pēdējos gados ir piesaistījusi lielu uzmanību. Tās šķērsgriezumam ir sarežģītāks laušanas koeficienta sadalījums, un poras parasti satur dažādus izvietojumus. Šo poru lielums ir aptuveni tāds pats, kā gaismas viļņa garuma. Gaismas viļņus visā ierīces garumā var ierobežot, lai tie izplatītos šķiedras kodola reģionā. Fotoniskajām kristāla šķiedrām ir daudz savdabīgu īpašību.
Piemēram, ir iespējams atbalstīt tikai viena režīma pārraidi plašā joslas platuma diapazonā; poru izvietojums apšuvuma zonā var ievērojami ietekmēt režīma īpašības; asimetriskais poru izvietojums var radīt arī lielisku divplūšanas efektu, kas ir paredzēts mums. Iespēju nodrošina augstas veiktspējas polarizācijas ierīces.
Fotonisko kristālu jēdziens pirmo reizi parādījās 1987. gadā, kad tika ierosināts, ka pusvadītāju elektronisko joslu atstarpei ir periodiska vidēja struktūra, kas līdzīga optikai. Viena no daudzsološākajām jomām ir fotonisko kristālu pielietošana optisko šķiedru tehnoloģijā. Galvenā tēma, ar kuru tā nodarbojas, ir augsta indeksa šķiedru periodiska mikrostruktūra (tās parasti veido gaisa caurumi ar silīcija dioksīdu kā fona materiālu).
Attiecīgās šķiedras bieži sauc par fotonisko kristālu šķiedrām (PCF), un šo jaunā veida optisko viļņvadu var viegli sadalīt divās atšķirīgās grupās. Pirmajam šķiedras veidam ir augsts refrakcijas indeksa kodola slānis (parasti ciets silīcijs), un to ieskauj divdimensiju fotonisko kristālu apšuvums. Šīm šķiedrām piemīt līdzīgas īpašības kā parastajām šķiedrām, un to darbības princips ir viļņvads ar pilnīgu iekšējo atstarošanu (TIR); salīdzinot ar tradicionālo refrakcijas indeksa pārraidi, fotonisko kristālu apšuvuma efektīvais refrakcijas indekss ļauj kodolam būt ar lielāku refrakcijas indeksu. Tāpēc ir svarīgi atzīmēt, ka šīs tā sauktās kopējās iekšējās atstarošanas fotonisko kristālu šķiedras (TIR-PCF) faktiski ir pilnīgi neatkarīgas no fotoniskās joslas atstarpes (PBG) efekta.
Cits šķiedras veids, kas pilnīgi atšķiras no TIR-PCF, tā fotonisko kristālu apšuvums parāda fotonisko joslu spraugas efektu, kas šo efektu izmanto, lai kontrolētu staru kūli kodolā. Šīs šķiedras (PBG-PCF) uzrāda ievērojamu veiktspēju, no kurām vissvarīgākā ir spēja kontrolēt un vadīt staru izplatīšanos kodolā ar zemāku refrakcijas indeksu nekā apšuvums. Turpretī kopējās iekšējās atstarošanas fotonisko kristālu šķiedras (TIR-PCF) pirmo reizi tika ražotas, un patiesas fotonisko joslu spraugas pārraides šķiedras (PBG-PCF) tika eksperimentāli pierādītas tikai nesen.
1991. gadā Rasels u.c. vispirms ierosināja fotonisko kristālu šķiedras (PCF) koncepciju, pamatojoties uz fotonisko kristālu gaismas pārraides principu.
1996. gadā J． C. Knight et al. izstrādāja pasaulē pirmo' PCF. Vēlāk optisko šķiedru sakaru un optisko pētījumu jomā PCF izraisīja plašu interesi visā pasaulē.
