掺杂光纤的发展起源于光纤激光器的研究，早在1961年 Snitzer 在掺钕玻璃波导中发现了激光辐射。1963~1964 年光纤激光器和放大器的概念相继提出，但因为当时光纤损耗大、激光器无法在室温下连续工作等原因，在这之后的相当长时间内，光纤激光器和掺杂光纤没有得到很好的发展。1966 年，高锟博士在详细地研究了造成光纤中光衰减的主要原因，明确指出了光纤在通信中实际所要解决的主要技术问题。这个难题由美国康宁公司于 1970 年解决，他们开发出衰减小于 20dB/km 的光纤，这一技术的突破，不仅为光通信和光电子技术产业的发展奠定了基础，而且为特种光纤的开发提供了先进的技术手段。上世纪八十年代中期，Poole 等人在 MCVD 基础上，率先开发出汽相掺杂和液相掺杂技术，使得稀土元素掺杂光纤的制作工艺日益完善。

在这之后,掺稀土离子光纤及器件方面的研究取得了巨大进展。光纤激光器以其低阈值、高效率、窄线宽、可调谐和高性能价格比等优点受到普遍重视并逐步商用化。但是由于单模纤芯（直径 4～6µm）较小，高的泵浦功率很难有效地耦合到纤芯中，所以光纤激光器的功率较低。直到上世纪 80 年代末期出现的稀土掺杂双包层石英光纤技术，由美国宝丽来公司（Polaroid Corp.）和英国南安普敦大学提出。以双包层光纤为基础同时应用包层泵浦技术，有效解决了光纤激光器中泵浦光功率与增益光纤之间的耦合效率问题，使光纤激光器输出功率得到了迅速提高，大大推动了高输出功率激光器的发展。输出功率由几百毫瓦上升到几十瓦甚至几百瓦，并开始在光通信、印刷等领域的应用。稀土掺杂双包层石英光纤的研制技术因此成为了高功率光纤激光研究的关键技术之一。 为了使内包层中传输的泵浦光更多次地穿越掺有稀土离子的纤芯，提高泵浦效率，人们提出了不同形状的内包层结构。首先研制和使用的是圆形内包层结构，但圆形对称使内包层中存在大量的螺旋光，这部分泵浦光不经过纤芯，不被稀土离子吸收，大大降低了泵浦光的利用率。后来，又逐渐研制出不同形状的内包层，如偏芯圆形、矩形、正方形、D 形、梅花形、六边形、八角形等。理论表明，矩形和 D 形内包层结构具有很高的泵浦光利用率。 [1] 

虽然双包层光纤激光器的输出功率有了较大提高，但由于其纤芯仍属于传统单模，纤芯直径较小，增益大，放大的自发辐射很容易建立，非线性作用较强，因此很难得到高脉冲能量的脉冲激光输出。为了获得更高功率的输出，常规的“小芯径、大数值孔径”的光纤设计已经不适合大功率输出的应用。

但是，随着纤芯直径的增大，光纤的V值增加，纤芯中传输的模式增多，光纤输出激光的光束质量将变差。为此，人们研制出大模场面积的双包层光纤（LMA），通过增加纤芯面积，克服了非线性作用、增大了纤芯的存储能量；同时减小纤芯与内包层的相对折射率差，以维持辐射激光的近似单模传输，从而在光纤中实现高脉冲能量和高光束质量的激光输出。 因此大模场面积双包层有源光纤成为目前有源光纤研制的热点。很多西方国家已投入大量人力物力积极开展对高功率大模场面积双包层有源光纤的研究工作，光纤的品种和质量正不断增加和改善。现在，高功率大模场面积双包层有源光纤和光纤激光器国外已有产品出售，但也只有美国的 NUFERN 公司,芬兰的LIEKKI 公司等几家公司能提供这种产品。NUFERN 公司的双包层有源光纤产品主要有外径 400μm，芯径 20μm 和 30μm，976nm 吸收系数为 2~4 dB/m。大模场面积的双包层光纤已广泛地应用于高功率连续和脉冲光纤激光器、放大器中。

为了实现激光功率的相干合成，对于许多高功率光纤激光器和光放大器而言，在稳定的线偏振状态下工作成为一个必要的条件。有报道采用非保偏光纤实现保偏工作，但采用保偏的大模场面积双包层光纤无疑是高功率光纤激光器实现线偏振输出的最理想方案。随着对于输出功率超过 100kW（连续）的工业应用的需求不断增长，对于保偏的大模场面积双包层光纤的需求也呈现不断上升的势态。保偏光纤技术主要利用应力区部分与掺杂纤芯和包层的热膨胀系数之间的差异来产生双折射特性，根据应力区的形状，保偏双包层光纤主要有领结型和熊猫型两种结构。Kliner 等人首次报道了采用领结型保偏光纤制作出保偏掺镱双包层光纤放大器，但由于领结型保偏双包层光纤生产工艺复杂，稳定性和一致性差，其双折射特性没有熊猫型保偏双包层光纤好，因此在高功率光纤激光器和放大器中采用的主要是熊猫型保偏光纤。 

发展了一种称为晶体光纤（PCF）的信息光纤，根据不同的导光原理，PCF 光纤分为两种：一种是基于光的全反射原理（Total Internal Reflection, TIR）导光的 TIR-PCF，另外一种是基于光子禁带效应（Photonic Bang-Gap，PBG）导光的 PBG-PCF。PBG-PCF 利用包层的光子禁带效应，将导波限制在光纤的空气纤芯中传输。而 TIR-PCF 具有一个高折射率的纤芯，空孔的折射率大体上为1，因此在引入空孔的光纤包层区域折射率实际上被降低，其有效折射率比纤芯折射率更低，那么通过与传统光纤相同的全内反射就可以将光约束起来。在空孔的配列呈周期性的情况下，这种光纤就称为全内反射型 PCF。TIR-PCF 制作工艺相对简单，通过一定的掺杂技术可以做成有源的光子晶体光纤，所以目前稀土掺杂的PCF 都是这种类型的光纤。和稀土掺杂双包层石英光纤一样，稀土掺杂 PCF也可以设计双包层光纤结构，这对于高功率光纤激光器的研制具有重要意义。 

在稀土掺杂双包层石英光纤的 MCVD工艺中，只能通过纤芯直径和数值孔径的控制来实现单模输出，这种方法存在两个问题，一是纤芯直径的增加受到工艺和其他参数（如数值孔径、光纤损耗）的限制不能自由设计；二是纤芯和内包层的折射率差不能准确控制。而稀土掺杂双包层 PCF 的导波性质主要决定于光纤的结构而与材料无关，比如通过空气孔大小和间隔距离的选择设计，可以在大范围纤芯直径和波长值内实现单模传输，这种单模传输特性还跟光纤的尺寸没有关系，利用这一点可以将稀土掺杂双包层 PCF 的模场面积做的足够大，以降低光纤内的功率密度和控制光纤产生非线性现象。 为了提高泵浦光的耦合效率，稀土掺杂双包层 PCF 的内包层数值孔径需要尽可能高。稀土掺杂双包层石英光纤为此采用低折射率涂料做光纤外包层，可以将数值孔径提高到 0.46-0.48 的水平，而这也就是该工艺的极限水平。稀土掺杂双包层 PCF 则很容易的突破了这个极限，通过提高内包层的空气填充比例来增大光纤内包层和纤芯的相对折射率差，从而增大光纤内包层的数值孔径，可以高达 0.9。目前内包层数值孔径为 0.8 的掺镱双包层 PCF 已有了报道。

具有保偏特性的稀土掺杂双包层PCF是另一个值得关注的发展方向，通过改变 x、y 轴靠近纤芯附近的空气孔的直径，可以引起两个正交轴上有效折射率的差异，从而在光纤内引入双折射，可比普通保偏光纤大一个数量级，达10量级。