雙包層光纖的結構由里到外分別為纖芯、內包層、外包層和保護層。它是一種具有特殊結構的光纖，比普通單模光纖增加了一個內包層，其橫截面尺寸和數值孔徑都遠大于纖芯。內包層與摻稀土離子纖芯之間構成單模光波導，將激光限制在纖芯當中；同時它又與外包層構成了傳輸抽運光的多模光波導，使得抽運光在內包層中反射并多次穿越纖芯被摻雜離子所吸收，從而將抽運光高效地轉換成為單模激光，極大提高了光-光轉換效率。另外，由于抽運光入射面積的增加，允許采用大功率多模半導體激光器作為抽運源，而且耦合效率也得到了很大的提高。光電子在武漢的第二個億產業(yè)，因此雙包層光纖和包層抽運技術的采用可以充分利用大功率抽運源。

         最初研制出的是圓形內包層雙包層光纖，不同內包層形狀的雙包層光纖有點是不需要對光纖預制棒機械加工，制造工藝簡單。但是，這種光纖也有嚴重的缺陷：圓形對稱使內包層中有大量抽運光以螺旋光的形式存在，這部分在傳輸過程中不經過纖芯，因此不能被Yb3+離子吸收，降低了抽運光的利用效率。為了克服這個缺陷，并考慮與不同抽運源的匹配，提高抽運光耦合效率，國內研究者相繼提出了多種新型內包層形狀的雙包層光纖，譬如偏芯型、方形、矩形、六邊形、梅花形、D型等，不同內包層形狀的光纖具有不同的抽運激光轉換效率，此外，內包層的橫截面積和數值孔直徑也會影響抽運激光耦合效率。