大多数用途的双芯光纤都是基于双芯光纤两个纤芯间的模式耦合效应。通过单模光纤和双芯光纤的连接，可制作出高性能的紧凑的全光纤耦合型滤波器，紧凑的全光纤Mach-Zehnder 干涉仪，紧凑的全光纤Michelson 干涉仪。下面重点介绍基于非同轴双芯光纤的耦合型滤波器和Mach-Zehnder 干涉仪的原理及其应用设计，同时介绍双芯光纤在光连接器、光纤放大器、光分插复用器、光开关、光学镊子、光纤传感方面的应用。
基于轴对称双芯光纤的耦合型滤波器
研究者们提出基于轴对称双芯光纤的耦合型滤波器，该滤波器将两根普通单模光纤的芯子分别和一段长度为L 的两个纤芯相同的轴对称的非同轴双芯光纤的中心熔接在一起，再将两根单模光纤分别与宽带光源和光谱分析仪相接，通过光谱分析仪则可观察滤波器的梳状谱。基于双芯光纤耦合型的滤波器结构简单，制作容易，但是由于轴对称双芯光纤与单模光纤的模场不匹配，会影响滤波器的耦合效率以及插入损耗。
改进的基于轴对称双芯光纤的耦合型滤波器
为减小插入损耗，研究者们提出了一种改进的基于轴对称双芯光纤的耦合型滤波器。该滤波器通过在线监测滤波器输出功率的方法，将两根普通单模光纤的芯子通过错位方式分别和一段长度为L 的两个纤芯相同的轴对称的非同轴双芯光纤的其中一个纤芯熔接在一起。这种滤波器插入损耗较小，但是需要分别精密对准单模光纤与双芯光纤的其中一个芯子，花费较长时间，仍然存在一定的难度。
基于轴偏移双芯光纤的耦合型滤波器
为解决以上问题，这里提出基于轴偏移双芯光纤的耦合型滤波器。该滤波器将两根单模光纤的芯子分别和一段长度为L 的两个纤芯相同的轴偏移双芯光纤的中心纤芯熔接在一起。由于单模光纤和轴偏移双芯光纤的中心纤芯的波导对称性，这种滤波器有利于双芯光纤与单模光纤纤芯接续点的对准进行模场匹配，制作时间较短，能够减小单模光纤和双芯光纤之间的插入损耗，从而提高整个滤波器的性能。
基于轴对称双芯光纤的Mach-Zehnder 干涉仪
该干涉仪将两根普通单模光纤的芯子分别和一段长度为L 的两个纤芯折射率不相同( 即失配双芯光纤) 的轴对称的非同轴双芯光纤的中心熔接在一起。双芯光纤的两个纤芯因存在差异而产生有效折射率差使光信号在两个纤芯传输时产生相位差，在两路光信号耦合到单模光纤时发生干涉。这种干涉仪结构简单，制作容易，但是单模光纤与双芯光纤熔接处由于模场不匹配而插入损耗较大。
为了解决上述干涉仪中插入损耗的问题，研究者们提出了一种改进的基于轴对称双芯光纤Mach-Zehnder 干涉仪。该干涉仪在两处单模光纤与双芯光纤熔接的位置分别进行熔融拉锥使单模光纤和双芯光纤的模场实现较好的匹配，但是利用这种方法进行熔融拉锥的精确位置不容易确定。
改进的基于轴偏移双芯光纤的Mach-Zehnder干涉仪
由于实际操作中不能确保拉制双锥区域光纤具有良好的形状对称性的问题，在此提出一种改进的基于轴偏移双芯光纤的Mach-Zehnder 干涉仪。该干涉仪将两根普通单模光纤的芯子分别和轴偏移的非同轴双芯光纤的中心纤芯熔接在一起，并在双芯光纤上选择两处合适的位置进行熔融拉锥。这种滤波器有利于双芯光纤与单模光纤纤芯接续点的对准，制作时间较短，能够减小单模光纤和双芯光纤之间的插入损耗; 同时能够很好地控制两个芯子间的能量耦合，从而提高整个滤波器的性能。
光连接器
光连接器的主要用途是用以实现光纤的接续。研究者们提出一种新型的基于双芯光纤的连接器。将轴对称的非同轴双芯光纤( TCF) 连接到两对芯子的相速度不一致的非对称的双对芯光纤( DPCF) ，经过远端的DPCF 和双子芯光纤最终分别与两个单模光纤连接。此光连接器因低损耗和低信号串扰的特征，有良好的应用前景。
光纤放大器
基于双芯光纤制作的掺铒光纤放大器，可自动提供信道功率均衡，忽略放大器之间的损耗变化和信号的瞬态交叉饱和。该器件主要利用了信道的空间分离作用和铒离子与功率相关的饱和特性。在双芯掺铒光纤均衡放大器中，两纤芯均为Er3 + 掺杂。研究者们提出一种增益平坦的双芯掺铒光纤放大器。此放大器能在一定程度实现输出功率均衡，适合未来通信发展中多信道多级放大波分复用光纤系统和网络的要求。
光分插复用器
光分插复用器的作用是上传和下载信号的节点，是长途干线网和城域网的重要组成部分。研究者们提出一种基于双芯光纤的分插复用器。在两根纤芯中写入等长的光纤光栅后，从A1端输入不同波长的信号光，光在非光栅区域相互耦合后进入光栅段，利用布拉格光栅将特定波长的光信号反射从B1端输出，而其余信号则继续向前传输，从而达到下载信号的作用。同理反方向输入可实现了信号的上传功能。
全光开关
光开关是对集成光路或者传输线路中的光信号进行相互逻辑操作或转换的光学器件。研究者们提出了基于双芯光纤的全光开关，其原理是利用双芯光纤的耦合特性。
