空心光纤是主要在空心区域导波的光纤，只有一少部分光在固体光纤材料（通常为玻璃）中传播。根据光纤中导波的基本物理机制，这不可能实现：因为，正常情况下，光纤纤芯的折射率需要比周围的包层介质折射率大，但是不可能得到折射率小于空气或者真空的玻璃材料，至少在光学区域不存在这种材料，但是，这里采用的是另一种不同的导波机制，基于光子带隙，可以采用具有一定结构的光子晶体光纤来实现。这种光纤称为光子带隙光纤。空气导波光纤的叫法不太准确，因为实际上并不是空气提供对光的导引。 

空心光纤的优势在于光主要在空气中传播会极大的减小非线性效应，因此损伤阈值较高。实际上，即使玻璃材料对某一波长光的透明度比较差时也能实现导波。例如，在Er:YAG激光器可以得到2940 nm高能脉冲。另外，还可以利用空气或充入其它气体中很高的光强，实现拉曼激光器或者高次谐波产生。 

空心光纤的一个问题是其传播损耗比固体纤芯光纤高很多，尤其是需要单模导波时。但是，也有方法可以抑制损耗. 

另外一个问题就是光子带隙导波机制工作在有限的波长范围。如果采用Kagomé晶格设计 空心光纤，那么可以极大的展宽波长范围。该设计的工作原理还不是完全清楚。但是，通过改变纤芯附近的结构，可以极大的减小光纤的传播损耗。