人类模仿天然晶体特性进行设计的具有代表性 的光学元件就是介质多层膜。当介质呈规则结构时，所产生的特殊反射现象为布拉格反射。对X射线来说，它是这样一种现象：当呈埃级尺寸的规则的原子排列时， 每个原子的散射引起干涉，向特定方向以高反射率反射。介质多层膜是将有折射率差的介质以1/4波长或1/2波长的厚度有规律地堆积而成，可称之为人工一维 晶体。但与布喇格晶体不改变晶格间距相比，通过设计通过优化介质多层膜的介电常数、厚度，人工赋予其必要的特性。

    光子晶体或光子光纤均是通过微细结 构控制光的发生和传播有。光子晶体是因与电子晶体相类似派生出的一种人工晶体，在活性中心周围形成规则结构，其三维结构的干涉效应可以禁止活性中心所产生 的光对周围的传播。不传播光与不产生光是等效的。因而，通过周围折射率分布结构，可以形成不发射活性中心光的禁带能级结构。这与半导体晶体的禁带相类似。若能成为禁带会有某种好处。不能产生光的活性中心因不能自然发射光而形成很大的逆向分布，直到受激发射分布概率变大也不出现光损耗。

     结果激光振荡阈值变低，以致于使自然发射与受激发射无法区别，由此，人们期待出现无阈值激光。实际上，用面发光半导体激光器，实现了极低激励电流的激光振 荡。如果对禁止发光反而成为低阈值这一点难以理解，那么就要想到对由高反射率反射镜组成的法布里 — 珀罗谐振器注入能量，则光束从相反方向输出。若无内 部损耗，则干涉效应完全起作用，就能实现无阈值激光振荡。光子光纤若构成二维截面结构，就能制作出控制光传播的光子光纤。现已开发出各种形状的光子光纤， 这种光纤可以使脉冲光传播不分散，特别适用于光通信。另外，若对中心部分的芯线入射飞秒激光的强脉冲，则会引起自相位调制，使光谱范围变大。而光子光纤无 分散特性允许自相位调制无损耗地持续进行，结果短的光子光纤也能产生从紫外到红外的超白光，这种超白光能进行光学补偿，成为使光频标准高精度化的最佳方法。

    随着光纤通信的宽带化和频率密度的提高，在光通信中，必须利用补偿发生器等的频率基准。