隨著技術的發展，逐漸開始出現特殊設計的包層結構，例如空心光子晶體光纖。

與常規的光纖波導導光的全反射原理不同，空芯光纖的芯是空氣，要導光就完全依賴于包層對光的約束。為了在玻璃毛細管的內壁上鍍膜方便，初期孔徑比較大，但孔徑大了傳輸的模式也隨之增多，因此這種結構難以實現較長距離的單模傳輸。

空芯光子晶體光纖的導光原理是光子晶體帶隙效應，與半導體中帶隙概念類似，這種光纖的包層空氣孔結構具有嚴格的周期性。纖芯的引入使這種周期性結構遭到破壞時，就形成了具有一定頻寬的缺陷態或局域態，而只有特定頻率的光波可以在這個缺陷區域中傳播，其他頻率的光波則不能傳播，從而形成對光的約束。采用這種結構，芯層的折射率就不必大于包層了，從而更具實用價值的空芯光纖應運而生。

這種結構的光纖起初的損耗特別大，基本上是～ｄＢ／ｃｍ級別。直至目前，經過二十多年的發展，這種結構的空芯光纖的損耗可能最好的也很難做到２ｄＢ／ｋｍ以下了。

為了克服空芯光纖損耗大的問題，人們最近又提出了一種基于抗諧振原理的空芯光纖。它是利用光在光纖內的管狀玻璃薄膜間來回相干反射將光限制在空氣芯附近并沿軸線傳輸。光纖內的這種玻璃薄膜的作用就像是ＦＰ諧振腔一樣，使得傳輸譜線呈現多峰的，峰值之間被分隔為多個高反射區，也稱為抗諧振窗口。

在這些窗口內，從空芯掠入射將會導致很高的反射，從而極大地降低光纖的泄露損耗。帶隙導引型光纖的特性主要取決于包層微結構的特殊設計，而這種抗諧振光纖的低損耗波段可以只通過改變玻璃薄膜的厚度來實現，并且研究已經表明，這種光纖能夠在任意波長都提供比現有常規光纖更低的損耗。