光子晶体（photonic crystal）是E.Yablonovich于1987年提出的新概念和新材料，从晶体结构来说，晶体内部的原子是周期性有序排列的，正是这种周期势场 的存在，使得运动的电子受到周期势场的布拉格散射，从而形成能带结构，带与带之间可能存在带隙。电子波的能量如果落在这种带隙中，就无法继续传播。其实， 不论是电磁波，还是其它波如光波等，只要受到周期性调制，都有能带结构，也都有可能出现带隙。而能量落在带隙中的波同样不能传播。在1991年， Yablonovich制作了第一块光子晶体，如图1所示。他所采用的方法是在折射率为3.6的材料上用机械方法钻出许多直径为1mm的孔，并呈周期性分 布。这种材料从此被称为“Yablonovich”，它可阻止里面的微波从任何方向传播出去。
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光子晶体可控制光子的运动，是光电集成、光子集成、光通信的一种关键性基础材料。用光子晶体器件来代替传统的电子器件，将会引起光通信领域的一场革命，信息通讯的速度快得无法想象。
首先，光子晶体波导具有优良的弯曲效应。在一般的波导中，当波导拐弯时，全内反射条件不再有效．因此会漏掉部分光波能量，使传输 效率降低。而光子晶体弯曲波导中，所利用的是不同方向缺陷模共振匹配原理。原则上只要达到模式匹配，不管拐多大弯，都能达到很高的传输效率。图2为光子晶 体波导的低损耗传输示意图。弯曲效应在全光集成系统中很有应用价值。
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其次，光子晶体较传统具有显著的优势。光子晶体带隙特性不但保证了能量传输中的基本无损失，而且不会出现延迟等影响数据传输率的现象。另外，光 子晶体还具有极宽的传输频带，可全波段传输。如图3是目前英国斯温顿Bath大学的实验性光子晶体实物图和传输效果图。
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世界领先的光子晶体产品商业化的公司-----丹麦Crystal Fiber A/S（www.crystal-fibre.com）最近推出了新的光子晶体产品系列。该公司在原有“非线性光子晶体”（Nonlinear Photonic Crystal Fiber）、“大模场区域光子晶体”(Large Mode Area Photonic Crystal Fiber)、“多模光子晶体”(Multimode Photonic Crystal Fiber)三种系列产品的基础上，推出两类新产品；一种是中空的“空气波导光子带隙晶体”（air-guiding Photonic Bandgap Fiber），此晶体的纤芯是中空的，利用空气作为波导，使光可以在特殊的能带隙中传输。另外一种是“双包层高数值孔径掺镱晶体”（Double Clad High NA Yb Fiber），该可以用在器或放大器中，另外由于该具有光敏性，还可以在其上刻写光栅。此外，Crystal Fiber A/S公司在推出新产品系列的同时还对原先的一些产品做了许多改进。
此外，光子晶体还可用于制造各种性能优良的光通讯器件，如光子晶体器。在传统的器中存在着一些问题。例如，器的发射波长的变化使传输损耗发生变化，这对波分复用系统是十分不利的，而且随着器功率的增加，器的线宽趋于饱和，并开始重新展宽，这对于相干通信，特别是PDM调制十分不利。器的辐射角虽然比LED已经大大减小，但仍然不理想，这也导致了器的耦合效率不高，只能达到30%-50%。而在器中引入一带有缺陷的光子晶体，使缺陷态形成的波导与出射方向成一样的角度，这样，自发辐射的能量就几乎可以全部用来发射，这就大大降低了器的阈值。光子晶体器，如图4所示。目前，人们正在进行着无阈值器的研究。
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利用光子晶体的带隙特点，可以制造了出理想带阻滤波器，获得优良的光波滤波性能。光子晶体的滤波带宽可以做得很大，目前能实现从低频（几乎为0Hz）直到红外的宽带滤波。这种大范围的滤波作用利用传统的滤波器是难以实现的。
OADM是光通信中的一个重要器件，而滤波器又是其中的重要元件，主要实现channel add/drop功能。图5（a）是一种光子晶体channel drop滤波器示意图。这种结构是通过在一块具有二维的光子晶体平板中引入单点缺陷来实现的。频率为fi的光可以被分离出来，转移到其它的波导中，而其它 频率的光将不会受任何影响，从理论上来说，这种分离方法是不会给光造成任何损失的。最近人们又成功的实现了channel add的功能，如图5（b）所示。
