人類模仿天然晶體特性進行設(shè)計的具有代表性的光學(xué)元件就是介質(zhì)多層膜。當(dāng)介質(zhì)呈規(guī)則結(jié)構(gòu)時，所產(chǎn)生的特殊反射現(xiàn)象為布拉格反射。對X射線來說，它是這樣一種現(xiàn)象：當(dāng)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(zhì)多層膜是將有折射率差的介質(zhì)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(shè)計通過優(yōu)化介質(zhì)多層膜的介電常數(shù)、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(xì)結(jié)構(gòu)控制光的發(fā)生和傳播有。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(jié)構(gòu)，其三維結(jié)構(gòu)的干涉效應(yīng)可以禁止活性中心所產(chǎn)生的光對周圍的傳播。不傳播光與不產(chǎn)生光是等效的。因而，通過周圍折射率分布結(jié)構(gòu)，可以形成不發(fā)射活性中心光的禁帶能級結(jié)構(gòu)。這與半導(dǎo)體晶體的禁帶相類似。若能成為禁帶會有某種好處。不能產(chǎn)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(xiàn)光損耗。

結(jié)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(xiàn)無閾值激光。實際上，用面發(fā)光半導(dǎo)體激光器，實現(xiàn)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(nèi)部損耗，則干涉效應(yīng)完全起作用，就能實現(xiàn)無閾值激光振蕩。光子光纖若構(gòu)成二維截面結(jié)構(gòu)，就能制作出控制光傳播的光子光纖�，F(xiàn)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(diào)制，使光譜范圍變大。而光子光纖無分散特性允許自相位調(diào)制無損耗地持續(xù)進行，結(jié)果短的光子光纖也能產(chǎn)生從紫外到紅外的超白光，這種超白光能進行光學(xué)補償，成為使光頻標(biāo)準(zhǔn)高精度化的最佳方法。

隨著光纖通信的寬帶化和頻率密度的提高，在光通信中，必須利用補償發(fā)生器等的頻率基準(zhǔn)。