Światłowody fotoniczne przeznaczone są w szczególności do generacji efektów nieliniowych oraz budowy laserów i wzmacniaczy włóknowych. Światłowody fotoniczne dzielą się na światłowody z przerwą fotoniczną (z ang. Photonic bandgap fibers) oraz działają w oparciu o zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia (ang. total internal reflection). Światłowody fotoniczne mogą być wykonane jako struktury szklano powietrzne jedno- i wielomateriałowe, jak również jako struktury całoszklane wielomateriałowe. Dla tego typu światłowodów kształtowane mogą być m.in. właściwości nieliniowe, dyspersja chromatyczna, dwójłomność oraz charakterystyka modowa.