摻雜光纖的發(fā)展起源于光纖激光器的研究，早在1961年 Snitzer 在摻釹玻璃波導(dǎo)中發(fā)現(xiàn)了激光輻射。1963~1964 年光纖激光器和放大器的概念相繼提出，但因?yàn)楫?dāng)時(shí)光纖損耗大、激光器無(wú)法在室溫下連續(xù)工作等原因，在這之后的相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，光纖激光器和摻雜光纖沒(méi)有得到很好的發(fā)展。1966 年，高錕博士在詳細(xì)地研究了造成光纖中光衰減的主要原因，明確指出了光纖在通信中實(shí)際所要解決的主要技術(shù)問(wèn)題。這個(gè)難題由美國(guó)康寧公司于 1970 年解決，他們開(kāi)發(fā)出衰減小于 20dB/km 的光纖，這一技術(shù)的突破，不僅為光通信和光電子技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，而且為特種光纖的開(kāi)發(fā)提供了先進(jìn)的技術(shù)手段。上世紀(jì)八十年代中期，Poole 等人在 MCVD 基礎(chǔ)上，率先開(kāi)發(fā)出汽相摻雜和液相摻雜技術(shù)，使得稀土元素?fù)诫s光纖的制作工藝日益完善。

在這之后,摻稀土離子光纖及器件方面的研究取得了巨大進(jìn)展。光纖激光器以其低閾值、高效率、窄線寬、可調(diào)諧和高性能價(jià)格比等優(yōu)點(diǎn)受到普遍重視并逐步商用化。但是由于單模纖芯（直徑 4～6μm）較小，高的泵浦功率很難有效地耦合到纖芯中，所以光纖激光器的功率較低。直到上世紀(jì) 80 年代末期出現(xiàn)的稀土摻雜雙包層石英光纖技術(shù)，由美國(guó)寶麗來(lái)公司（Polaroid Corp.）和英國(guó)南安普敦大學(xué)提出。以雙包層光纖為基礎(chǔ)同時(shí)應(yīng)用包層泵浦技術(shù)，有效解決了光纖激光器中泵浦光功率與增益光纖之間的耦合效率問(wèn)題，使光纖激光器輸出功率得到了迅速提高，大大推動(dòng)了高輸出功率激光器的發(fā)展。輸出功率由幾百毫瓦上升到幾十瓦甚至幾百瓦，并開(kāi)始在光通信、印刷等領(lǐng)域的應(yīng)用。稀土摻雜雙包層石英光纖的研制技術(shù)因此成為了高功率光纖激光研究的關(guān)鍵技術(shù)之一。 為了使內(nèi)包層中傳輸?shù)谋闷止飧啻蔚卮┰綋接邢⊥岭x子的纖芯，提高泵浦效率，人們提出了不同形狀的內(nèi)包層結(jié)構(gòu)。首先研制和使用的是圓形內(nèi)包層結(jié)構(gòu)，但圓形對(duì)稱(chēng)使內(nèi)包層中存在大量的螺旋光，這部分泵浦光不經(jīng)過(guò)纖芯，不被稀土離子吸收，大大降低了泵浦光的利用率。后來(lái)，又逐漸研制出不同形狀的內(nèi)包層，如偏芯圓形、矩形、正方形、D 形、梅花形、六邊形、八角形等。理論表明，矩形和 D 形內(nèi)包層結(jié)構(gòu)具有很高的泵浦光利用率。 [1] 

雖然雙包層光纖激光器的輸出功率有了較大提高，但由于其纖芯仍屬于傳統(tǒng)單模，纖芯直徑較小，增益大，放大的自發(fā)輻射很容易建立，非線性作用較強(qiáng)，因此很難得到高脈沖能量的脈沖激光輸出。為了獲得更高功率的輸出，常規(guī)的“小芯徑、大數(shù)值孔徑”的光纖設(shè)計(jì)已經(jīng)不適合大功率輸出的應(yīng)用。

但是，隨著纖芯直徑的增大，光纖的V值增加，纖芯中傳輸?shù)哪Ｊ皆龆?，光纖輸出激光的光束質(zhì)量將變差。為此，人們研制出大模場(chǎng)面積的雙包層光纖（LMA），通過(guò)增加纖芯面積，克服了非線性作用、增大了纖芯的存儲(chǔ)能量；同時(shí)減小纖芯與內(nèi)包層的相對(duì)折射率差，以維持輻射激光的近似單模傳輸，從而在光纖中實(shí)現(xiàn)高脈沖能量和高光束質(zhì)量的激光輸出。 因此大模場(chǎng)面積雙包層有源光纖成為目前有源光纖研制的熱點(diǎn)。很多西方國(guó)家已投入大量人力物力積極開(kāi)展對(duì)高功率大模場(chǎng)面積雙包層有源光纖的研究工作，光纖的品種和質(zhì)量正不斷增加和改善?，F(xiàn)在，高功率大模場(chǎng)面積雙包層有源光纖和光纖激光器國(guó)外已有產(chǎn)品出售，但也只有美國(guó)的 NUFERN 公司,芬蘭的LIEKKI 公司等幾家公司能提供這種產(chǎn)品。NUFERN 公司的雙包層有源光纖產(chǎn)品主要有外徑 400μm，芯徑 20μm 和 30μm，976nm 吸收系數(shù)為 2~4 dB/m。大模場(chǎng)面積的雙包層光纖已廣泛地應(yīng)用于高功率連續(xù)和脈沖光纖激光器、放大器中。

為了實(shí)現(xiàn)激光功率的相干合成，對(duì)于許多高功率光纖激光器和光放大器而言，在穩(wěn)定的線偏振狀態(tài)下工作成為一個(gè)必要的條件。有報(bào)道采用非保偏光纖實(shí)現(xiàn)保偏工作，但采用保偏的大模場(chǎng)面積雙包層光纖無(wú)疑是高功率光纖激光器實(shí)現(xiàn)線偏振輸出的最理想方案。隨著對(duì)于輸出功率超過(guò) 100kW（連續(xù)）的工業(yè)應(yīng)用的需求不斷增長(zhǎng)，對(duì)于保偏的大模場(chǎng)面積雙包層光纖的需求也呈現(xiàn)不斷上升的勢(shì)態(tài)。保偏光纖技術(shù)主要利用應(yīng)力區(qū)部分與摻雜纖芯和包層的熱膨脹系數(shù)之間的差異來(lái)產(chǎn)生雙折射特性，根據(jù)應(yīng)力區(qū)的形狀，保偏雙包層光纖主要有領(lǐng)結(jié)型和熊貓型兩種結(jié)構(gòu)。Kliner 等人首次報(bào)道了采用領(lǐng)結(jié)型保偏光纖制作出保偏摻鐿雙包層光纖放大器，但由于領(lǐng)結(jié)型保偏雙包層光纖生產(chǎn)工藝復(fù)雜，穩(wěn)定性和一致性差，其雙折射特性沒(méi)有熊貓型保偏雙包層光纖好，因此在高功率光纖激光器和放大器中采用的主要是熊貓型保偏光纖。 

發(fā)展了一種稱(chēng)為晶體光纖（PCF）的信息光纖，根據(jù)不同的導(dǎo)光原理，PCF 光纖分為兩種：一種是基于光的全反射原理（Total Internal Reflection, TIR）導(dǎo)光的 TIR-PCF，另外一種是基于光子禁帶效應(yīng)（Photonic Bang-Gap，PBG）導(dǎo)光的 PBG-PCF。PBG-PCF 利用包層的光子禁帶效應(yīng)，將導(dǎo)波限制在光纖的空氣纖芯中傳輸。而 TIR-PCF 具有一個(gè)高折射率的纖芯，空孔的折射率大體上為1，因此在引入空孔的光纖包層區(qū)域折射率實(shí)際上被降低，其有效折射率比纖芯折射率更低，那么通過(guò)與傳統(tǒng)光纖相同的全內(nèi)反射就可以將光約束起來(lái)。在空孔的配列呈周期性的情況下，這種光纖就稱(chēng)為全內(nèi)反射型 PCF。TIR-PCF 制作工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，通過(guò)一定的摻雜技術(shù)可以做成有源的光子晶體光纖，所以目前稀土摻雜的PCF 都是這種類(lèi)型的光纖。和稀土摻雜雙包層石英光纖一樣，稀土摻雜 PCF也可以設(shè)計(jì)雙包層光纖結(jié)構(gòu)，這對(duì)于高功率光纖激光器的研制具有重要意義。 

在稀土摻雜雙包層石英光纖的 MCVD工藝中，只能通過(guò)纖芯直徑和數(shù)值孔徑的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)單模輸出，這種方法存在兩個(gè)問(wèn)題，一是纖芯直徑的增加受到工藝和其他參數(shù)（如數(shù)值孔徑、光纖損耗）的限制不能自由設(shè)計(jì)；二是纖芯和內(nèi)包層的折射率差不能準(zhǔn)確控制。而稀土摻雜雙包層 PCF 的導(dǎo)波性質(zhì)主要決定于光纖的結(jié)構(gòu)而與材料無(wú)關(guān)，比如通過(guò)空氣孔大小和間隔距離的選擇設(shè)計(jì)，可以在大范圍纖芯直徑和波長(zhǎng)值內(nèi)實(shí)現(xiàn)單模傳輸，這種單模傳輸特性還跟光纖的尺寸沒(méi)有關(guān)系，利用這一點(diǎn)可以將稀土摻雜雙包層 PCF 的模場(chǎng)面積做的足夠大，以降低光纖內(nèi)的功率密度和控制光纖產(chǎn)生非線性現(xiàn)象。 為了提高泵浦光的耦合效率，稀土摻雜雙包層 PCF 的內(nèi)包層數(shù)值孔徑需要盡可能高。稀土摻雜雙包層石英光纖為此采用低折射率涂料做光纖外包層，可以將數(shù)值孔徑提高到 0.46-0.48 的水平，而這也就是該工藝的極限水平。稀土摻雜雙包層 PCF 則很容易的突破了這個(gè)極限，通過(guò)提高內(nèi)包層的空氣填充比例來(lái)增大光纖內(nèi)包層和纖芯的相對(duì)折射率差，從而增大光纖內(nèi)包層的數(shù)值孔徑，可以高達(dá) 0.9。目前內(nèi)包層數(shù)值孔徑為 0.8 的摻鐿雙包層 PCF 已有了報(bào)道。

具有保偏特性的稀土摻雜雙包層PCF是另一個(gè)值得關(guān)注的發(fā)展方向，通過(guò)改變 x、y 軸靠近纖芯附近的空氣孔的直徑，可以引起兩個(gè)正交軸上有效折射率的差異，從而在光纖內(nèi)引入雙折射，可比普通保偏光纖大一個(gè)數(shù)量級(jí)，達(dá)10量級(jí)。