Микроструктури́рованные светово́ды, волоконные световоды со сложной пространственной структурой, формируемой так, что сердцевина световода окружена системой ориентированных вдоль его оси воздушных отверстий или цилиндрических включений легированного стекла (т. н. дырчатые световоды). Такая структура позволяет расширить и улучшить функциональные возможности световода.

Технология изготовления микроструктурированных световодов разработана в середине 1990-х гг. группой исследователей под руководством Ф. Расселла (Великобритания). При изготовлении микроструктурированных световодов используются оптические материалы с низкими оптическими потерями, такие как кварцевое стекло, стёкла с легирующими добавками, реже – халькогенидные стёкла. Микроструктурированные световоды, как правило, вытягивают при высокой температуре из заготовок, представляющих собой набор полых цилиндров и сплошных стеклянных стержней. Волноводная передача оптического излучения в таких структурах (см. рисунок) происходит благодаря полному внутреннему отражению, как в обычных световодах, а также за счёт нового физического механизма формирования волноводных мод, связанного с высокой отражательной способностью оболочки, имеющей вид двумерного фотонного кристалла – структуры с периодической модуляцией показателя преломления на пространственных масштабах порядка длины волны оптического излучения. Поэтому микроструктурированные световоды называют также фотонно-кристаллическими световодами.

Поперечные сечения микроструктурированных световодов.Поперечные сечения микроструктурированных световодов.Изменением структуры микроструктурированных световодов можно целенаправленно формировать требуемые частотные зависимости фазовой и групповой скоростей света, пространственные профили интенсивности поля, а также значительно усиливать или ослаблять нелинейно-оптические взаимодействия распространяющихся по микроструктурированным световодам электромагнитных волн. Для специального класса микроструктурированных световодов удаётся существенно расширить по сравнению с обычными световодами диапазон частот, в котором световод является одномодовым.

Благодаря таким свойствам в микроструктурированных световодах можно реализовать новые режимы преобразования световых полей, поэтому они широко применяются в оптических технологиях. В частности, в микроструктурированных световодах с малым (порядка 1 мкм) диаметром сердцевины происходит высокоэффективное нелинейно-оптическое преобразование сверхкоротких (фемтосекундных) лазерных импульсов, сопровождаемое генерацией излучения (см. рис. 2 к ст. Квантовая электроника) с широким непрерывным спектром (суперконтинуум). Это явление используется для измерения и стабилизации фазы несущей частоты относительно огибающей сверхкоротких световых импульсов, что позволяет создавать надёжные и компактные фемтосекундные оптические системы для высокоточного измерения частотных интервалов, интервалов времени и расстояний на основе методики т. н. частотных гребёнок. За разработку этой методики Т. В. Хеншу и Дж. Л. Холлу в 2005 г. присуждена Нобелевская премия. Микроструктурированные световоды, осуществляющие управление фазой предельно коротких световых импульсов (длительностью в несколько периодов колебаний светового поля), являются одним из основных элементов лазерных источников, используемых в аттосекундной оптике и физике сверхсильных световых полей.

Преобразование сверхкоротких световых импульсов в солитоны, реализуемое в микроструктурированных световодах с высокой оптической нелинейностью, используется для создания перестраиваемых по частоте полностью волоконных источников сверхкоротких лазерных импульсов. Это открывает новые возможности в области спектроскопии, микроскопии, лазерной биомедицины, когнитивных исследований. На основе солитонных явлений в микроструктурированных световодах происходит полностью оптическая синхронизация в схемах оптического параметрического усиления предельно коротких световых импульсов.

Для передачи и нелинейно-оптического преобразования мощного лазерного излучения (включая высокоинтенсивные сверхкороткие лазерные импульсы), а также для высокочувствительного анализа состава газовых смесей используются микроструктурированные световоды с полой сердцевиной. На основе одномодовых микроструктурированных световодов разработан новый класс волоконных лазеров и усилителей сверхкоротких лазерных импульсов.