人類模仿天然晶體特性進行設計的具有代表性的光學元件就是介質多層膜。當介質呈規(guī)則結構時，所產生的特殊反射現象為布拉格反射。對X射線來說，它是這樣一種現象：當呈埃級尺寸的規(guī)則的原子排列時，每個原子的散射引起干涉，向特定方向以高反射率反射。介質多層膜是將有折射率差的介質以1/4波長或1/2波長的厚度有規(guī)律地堆積而成，可稱之為人工一維晶體。但與布喇格晶體不改變晶格間距相比，通過設計通過優(yōu)化介質多層膜的介電常數、厚度，人工賦予其必要的特性。

    　光子晶體或光子光纖均是通過微細結構控制光的發(fā)生和傳播。光子晶體是因與電子晶體相類似派生出的一種人工晶體，在活性中心周圍形成規(guī)則結構，其三維結構的干涉效應可以禁止活性中心所產生的光對周圍的傳播。不傳播光與不產生光是等效的。因而，通過周圍折射率分布結構，可以形成不發(fā)射活性中心光的禁帶能級結構。這與半導體晶體的禁帶相類似。若能成為禁帶會有某種好處。不能產生光的活性中心因不能自然發(fā)射光而形成很大的逆向分布，直到受激發(fā)射分布概率變大也不出現光損耗。

　　結果激光振蕩閾值變低，以致于使自然發(fā)射與受激發(fā)射無法區(qū)別，由此，人們期待出現無閾值激光。實際上，用面發(fā)光半導體激光器，實現了極低激勵電流的激光振蕩。如果對禁止發(fā)光反而成為低閾值這一點難以理解，那么就要想到對由高反射率反射鏡組成的法布里 — 珀羅諧振器注入能量，則光束從相反方向輸出。若無內部損耗，則干涉效應完全起作用，就能實現無閾值激光振蕩。光子光纖若構成二維截面結構，就能制作出控制光傳播的光子光纖?，F已開發(fā)出各種形狀的光子光纖，這種光纖可以使脈沖光傳播不分散，特別適用于光通信。另外，若對中心部分的芯線入射飛秒激光的強脈沖，則會引起自相位調制，使光譜范圍變大。而光子光纖無分散特性允許自相位調制無損耗地持續(xù)進行，結果短的光子光纖也能產生從紫外到紅外的超白光，這種超白光能進行光學補償，成為使光頻標準高精度化的最佳方法。