本发明公开了轴向纤芯数值孔径变化的增益光纤、套管及其制备方法，其增益光纤包括：沿径向方向由内而外依次套设的纤芯、内包层、外包层和涂覆层；纤芯的折射率高于内包层的折射率，内包层的折射率高于外包层的折射率，外包层的折射率低于涂覆层的折射率；内包层的折射率沿其自身的轴线方向呈变化趋势，使增益光纤的纤芯数值孔径沿其自身的轴线方向对应变动。本发明增益光纤在轴向上的纤芯数值孔径变化随光纤的弯曲半径变化时，增益光纤的产生弯曲损耗变化一致，优化高功率光纤的光束质量，提升高功率光纤激光器的模式不稳定阈值，实现高功率激光输出。