Tinh thể quang (PC - Photonic Crystal) là cấu trúc nano quang có chu kỳ được thiết kế để tác động đến chuyển động của photon theo một cách tương tự mà chu kỳ của một tinh thể bán dẫn ảnh hưởng đến chuyển động của electron.
Sợi quang tinh thể (PCF - Photonic Crystal Fiber, Photonic Crystal Fibre ha y còn gọi là microstructured hoặc holey fibers) là loại sợi quang mới, dựa trên tính
chất của các tinh thể quang (photonic crystals), bởi vì chúng có khả năng giới hạn ánh sáng trong vùng lõi (core), điều này là không thể đối với các sợi quang thông thường.
PCF cơ bản là sợi quang hợp chất silica mà trong nó có những lỗ trống hay lỗ khí (air hole) chạy song song với trục của sợi. Không giống như những sợi quang thông thường, lõi (core) và vùng phản xạ (cladding) của PCF làm cũng từ một vật liệu, và mọi tính chất của PCF đều bắt nguồn từ sự có mặt của những lỗ khí này.
Hình 3.25 Sợi quang tinh thể PCF: a) Sợi có lõi đặc b) Sợi có lõi rỗng.
Do sự đa dạng trong cách sắp xếp các lỗ khí nên PCFs có khả năng điều khiển mạnh sự phản xạ ánh sáng giữa lõi và các tinh thể quang trong vùng cladding. PCFs ngoài có các tính chất cơ bản của sợi quang thông thường, nó còn có rất nhiều tính chất mới, mà trong đó có nhiều tính chất đặc biệt không có ở các sợi quang thường. PCFs với nhiều ưu điểm về tốc độ, băng thông, khả năng uốn cong, tán sắc thấp … cũng những tính chất mới như: luôn luôn là đơn mode, có thể là phi tuyến, chênh lệch chiết suất thấp, có khả năng duy trì sự phân cực … chính là công nghệ sợi quang thay thế cho sợi quang hiện tại. Hiện nay trên thế giới đã có thể sản suất các sợi PCFs có chiều dài lớn và suy hao rất thấp.
Sợi quang tinh thể có thể được chia làm 2 loại lớn: sợi có lõi chiết suất cao và sợi có lõi chiết suất thấp. Sợi quang tinh thể có lõi chiết suất cao thường có lõi
đặc và sử dụng các vật liệu chưa pha tạp. Những tính chất ảnh hưởng tới sự phản xạ của sợi thường là do các lỗ khí, các lỗ khí được sắp xếp theo rất nhiều cấu trúc (theo những hình khác nhau như lúc giác, bát giác, thập nhị giác; theo nhiều chiều khác nhau như 1 chiều, 2 chiều, 3 chiều). Mỗi sự sắp xếp khác nhau (về hình, về kích thước đường kính lỗ khí, về khoảng cách giữa các lỗ khí …) của các lỗ khí sẽ làm sợi có các tính chất khác nhau, với một sự sắp xếp hợp lý sẽ có thể làm sợi quang tinh thể có các tính chất đặc biệt.