双包层光纤的结构由里到外分别为纤芯、内包层、外包层和保护层。它是一种具有特殊结构的光纤，比普通单模光纤增加了一个内包层，其横截面尺寸和数值孔径都远大于纤芯。内包层与掺稀土离子纤芯之间构成单模光波导，将激光限制在纤芯当中；同时它又与外包层构成了传输抽运光的多模光波导，使得抽运光在内包层中反射并多次穿越纤芯被掺杂离子所吸收，从而将抽运光高效地转换成为单模激光，极大提高了光-光转换效率。另外，由于抽运光入射面积的增加，允许采用大功率多模半导体激光器作为抽运源，而且耦合效率也得到了很大的提高。光电子在武汉的第二个亿产业，因此双包层光纤和包层抽运技术的采用可以充分利用大功率抽运源。

         最初研制出的是圆形内包层双包层光纤，不同内包层形状的双包层光纤有点是不需要对光纤预制棒机械加工，制造工艺简单。但是，这种光纤也有严重的缺陷：圆形对称使内包层中有大量抽运光以螺旋光的形式存在，这部分在传输过程中不经过纤芯，因此不能被Yb3+离子吸收，降低了抽运光的利用效率。为了克服这个缺陷，并考虑与不同抽运源的匹配，提高抽运光耦合效率，国内研究者相继提出了多种新型内包层形状的双包层光纤，譬如偏芯型、方形、矩形、六边形、梅花形、D型等，不同内包层形状的光纤具有不同的抽运激光转换效率，此外，内包层的横截面积和数值孔直径也会影响抽运激光耦合效率。