Fotonik kristaller, ışığın hareketini kontrol eden periyodik yapılardır. Işığın bu yapılarla etkileşimi, Katı hâl fiziğinde kristal yapıların elektronlarla etkileşimine benzetilebilir; yapının periyodikliği, ışığın ilerleyemeceği bir fotonik bant aralığı oluşturur; bu bant aralığında bulunan dalga boylarındaki fotonlar fotonik kristalde ilerleyemez. Fotonik kristaller, doğada bazı canlılarda bulunmaktadır.
1887'de Lord Rayleigh tek boyutta periyodik olan dielektrik katmanlarında fotonik bant aralığı olduğunu gözlemlemiştir; tek boyutlu bu yapılar aynı zamanda dielektrik ayna Bragg yansıtıcısı olarak bilinmektedir. 1987'de Eli Yablonovitch ve Sajeev John çok boyutlu periyodik yapılarda ışığın engellenmesini incelemiş ve bu yapılara fotonik kristal ismini vermiştir. İlk üç boyutlu fotonik kristal Yablonovitch'in araştırma grubu tarafından 1991'de mikrodalga frekansları için üretilmiştir ve Yablonovit olarak bilinmektedir. Yakın-kızılötesi dalga boyları için iki boyutlu fotonik kristaller ise Thomas Krauss ve araştırma ekibi tarafından 1996'ta tasarlanmıştır.
Fotonik kristallerin periyodikliğinin etkileşime geçeceği ışığın dalga boyu ile orantılı olması gerektir; bu nedenle optik spektrum ile 3. boyut için bu yapıların fabrikasyonu zor bir süreçtir. İki boyutlu fotonik kristaller fotolitografi ve elektron demeti litografisi gibi yöntemlerle üretilebilmektedir. Tek boyutlu fotonik kristal dalga kılavuzları ve iki boyutlu fotonik kristal fiberler fiber optik iletişim gibi alanlarda kullanılmaktadır. Fotonik kristal kaviteler ve dalga kılavuzları aynı zamanda kuantum bilgisayar sistemlerinde kullanılabilmektedir.
Fotonik kristallerin simülasyonu ve analizinde düzlem dalga açılımı ve zamanda sonlu farklar yöntemi gibi hesaplamalı metotlar kullanılabilmektedir.