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，但因為當時光纖損耗大、激光器無法在室溫下連續(xù)工作等原因，在這之后的相當長時間內(nèi)，光纖激光器和摻雜光纖沒有得到很好的發(fā)展。1966 年，高錕博士在詳細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際所要解決的主要技術(shù)問題。這個難題由美國康寧公司于 1970 年解決，他們開發(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發(fā)提供了先進的技術(shù)手段。上世紀八十年代中期，Poole 等人在 MCVD 基礎(chǔ)上，率先開發(fā)出汽相摻雜和液相摻雜技術(shù)，使得稀土元素摻雜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)諧和高性能價格比等優(yōu)點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 80 年代末期出現(xiàn)的稀土摻雜雙包層石英光纖技術(shù)，由美國寶麗來公司（Polaroid Corp.）和英國南安普敦大學(xué)提出。以雙包層光纖為基礎(chǔ)同時應(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題，使光纖激光器輸出功率得到了迅速提高，大大推動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)，但圓形對稱使內(nèi)包層中存在大量的螺旋光，這部分泵浦光不經(jīng)過纖芯，不被稀土離子吸收，大大降低了泵浦光的利用率。后來，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，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，人們研制出大模場面積的雙包層光纖（LMA），通過增加纖芯面積，克服了非線性作用、增大了纖芯的存儲能量；同時減小纖芯與內(nèi)包層的相對折射率差，以維持輻射激光的近似單模傳輸，從而在光纖中實現(xiàn)高脈沖能量和高光束質(zhì)量的激光輸出。 因此大模場面積雙包層有源光纖成為目前有源光纖研制的熱點。很多西方國家已投入大量人力物力積極開展對高功率大模場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，高功率大模場面積雙包層有源光纖和光纖激光器國外已有產(chǎn)品出售，但也只有美國的 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。

為了實現(xiàn)激光功率的相干合成，對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)下工作成為一個必要的條件。有報道采用非保偏光纖實現(xiàn)保偏工作，但采用保偏的大模場面積雙包層光纖無疑是高功率光纖激光器實現(xiàn)線偏振輸出的最理想方案。隨著對于輸出功率超過 100kW（連續(xù)）的工業(yè)應(yīng)用的需求不斷增長，對于保偏的大模場面積雙包層光纖的需求也呈現(xiàn)不斷上升的勢態(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)域折射率實際上被降低，其有效折射率比纖芯折射率更低，那么通過與傳統(tǒng)光纖相同的全內(nèi)反射就可以將光約束起來。在空孔的配列呈周期性的情況下，這種光纖就稱為全內(nèi)反射型 PCF。TIR-PCF 制作工藝相對簡單，通過一定的摻雜技術(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)計雙包層光纖結(jié)構(gòu)，這對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，只能通過纖芯直徑和數(shù)值孔徑的控制來實現(xiàn)單模輸出，這種方法存在兩個問題，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；二是纖芯和內(nèi)包層的折射率差不能準確控制。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)而與材料無關(guān)，比如通過空氣孔大小和間隔距離的選擇設(shè)計，可以在大范圍纖芯直徑和波長值內(nèi)實現(xiàn)單模傳輸，這種單模傳輸特性還跟光纖的尺寸沒有關(guān)系，利用這一點可以將稀土摻雜雙包層 PCF 的模場面積做的足夠大，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極限，通過提高內(nèi)包層的空氣填充比例來增大光纖內(nèi)包層和纖芯的相對折射率差，從而增大光纖內(nèi)包層的數(shù)值孔徑，可以高達 0.9。目前內(nèi)包層數(shù)值孔徑為 0.8 的摻鐿雙包層 PCF 已有了報道。

具有保偏特性的稀土摻雜雙包層PCF是另一個值得關(guān)注的發(fā)展方向，通過改變 x、y 軸靠近纖芯附近的空氣孔的直徑，可以引起兩個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數(shù)量級，達10量級。