雙包層(double-clad，DC)光纖結構中，纖芯被直徑更大的多模(multimode)內包層包裹，泵浦光通過內包層傳送，泵浦源可以使用功率較高相對成本較低的多模泵浦源。雙包層光纖的出現，光纖激光器和光纖放大器可以產生更高的平均功率和脈沖能量。

雙包層光纖的結構與內包層設計

一種典型的雙包層光纖的結構，如上圖所示，雙包層光纖由四層構成，分別為光纖芯、內包層、外包層和保護層，纖芯是由摻稀土元素的 SiO2 構成，它作為激光的傳輸通道，對相關波長應設計成單模，以保證輸出激光是基橫模。包層由橫向尺寸和數值孔徑比纖芯大的多、折射率比纖芯小的 SiO2 構成，它是泵浦光傳輸通道，對泵浦光是多模的。

一般內包層可以做成各種形狀，有圓形的、方形的、矩形的，泵浦光在不同形狀的內包層中傳輸時，纖芯對泵浦光的吸收率不同。外包層是由折射率比內包層小的聚合物材料構成，這樣在內包層和外包層之間形成了一個大截面、大數值孔徑的光波導，它可以允許大數值孔徑、大截面和多模的高功率泵光耦合到光纖中。最外層是硬塑料，用來保護光纖。雙包層光纖與傳統的單模光纖的區別在于:通過光纖結構設計和選擇合適的材雙包層鉺鐿共摻光纖放大器的研究料，緊靠纖芯的內包層折射率高于外包層折射率，從而在單模纖芯外面形成允許在其中傳輸高功率多模泵浦光的內包層。當泵浦光沿內包層縱向傳播時，將多次穿越纖芯，從而激發稀土離子產生激光效應。由于允許包層中泵浦光多模傳輸，所以對泵浦源的要求大大降低，可以選擇相對便宜的多模激光二極管進行泵浦，同時由于內包層具有較大橫截面積和數值孔徑，所以大大提高了入纖泵浦功率和耦合效率。

內包層形狀對光纖的泵浦效率有著重要影響。由于內包層是泵浦光的多模波導，泵浦光必須多次穿過纖芯才能被稀土離子吸收。內包層的形狀影響著泵浦光的吸收從而影響著泵浦耦合效率。

大多數雙包層光纖都是圓對稱形的，它有以下優點:一是不需要對預制棒做光學機械加工使工藝更加簡單，二是當泵浦源為帶尾纖的 LD，圓形石英包層之間的尺寸匹配易于耦合連接。但是也有一個的缺點:圓對稱特性會使內包層中大量的泵浦光成為螺旋光，只有子午光線與纖芯相交，而偏射光線由于波導結構的對成性，呈螺旋型傳導，從不穿過纖芯，所以泵浦效果很低。在傳輸的過程中不經過摻 Yb3+的纖芯，從而大大降低了纖芯對泵浦光的利用效率。

為了克服這個缺陷，需要開發新型的內包層截面。在各種改進的泵浦方案中，有的采用雙包層光纖直接與半導體激光器的發光面或陣列耦合，有的與集成束狀的尾纖耦合，因此也需要研制具有特殊形狀內包層的雙包層光纖。為了提高對泵光的利用效率，并考慮到與具體的泵源形式相匹配，近幾年來人們開發出了多種內包層截面形狀的雙包層光纖，用于各種包層泵浦光纖激光器的研制工作中，取得了很好的效果。

泵浦光在這些有不同形狀內包層的雙包層光纖中傳輸時，纖芯中的稀土元素對泵光吸收率有很大不同。一般認為，矩形雙包層光纖具有較大的吸收率，理論上可達到 100%的吸收。圓形的雙包層光纖，光纖的曲率對吸收率的影響非常大，而對矩形雙包層光纖，光纖的曲率對吸收率的影響非常小。還有內包層尺寸對泵浦光耦合效率的影響，激光吸收效率的影響。

內包層的設計主要集中在 3 點:包層形狀、幾何尺寸和數值孔徑。為了提高泵浦效率，包層形狀設計時應考慮光纖的用途及泵浦條件，小芯徑光纖的設計還應考慮泵浦光耦合、連接損耗等問題，同時應避免包層形狀中出現尖銳的曲線，避免降低光纖的強度。對于一定的泵浦光，增大內包層幾何尺寸和數值孔徑有利于其耦合和傳輸，特別是增大數值孔徑，內包層可傳輸泵浦功率將以平方增長。但是，無論內包層形狀如何設計，增加其橫截面積，也就是減小纖芯和內包層的面積比終究會減少對泵浦光的吸收，降低泵浦效率，同時，對光纖的泵浦波段 ASE噪聲產生很大影響。