光放大器是放大的裝置的光信號直接，而不需要首先將它轉換成電信號。光學放大器可以被認為是沒有光學腔的激光器，或者被抑制了來自腔的反饋的激光器。光放大器在光通信和激光物理學中很重要。它們被用作承載世界上許多電信鏈路的長距離光纖電纜中的光中繼器。

有幾種不同的物理機制可用于放大光信號，這與光放大器的主要類型相對應。在摻雜的光纖放大器和體激光器中，放大器增益介質中的受激發射會導致入射光放大。在半導體光放大器（SOA）中，發生電子-空穴復合。在拉曼放大器，拉曼散射入射光與聲子在所述增益介質的晶格產生的光子與進入的光子相干的。

半導體光放大器（SOA）是使用半導體來提供增益介質的放大器。這些放大器的結構與Fabry-Pérot?激光二極管相似，但端面具有防反射設計元件。最近的設計包括抗反射涂層，傾斜的波導和窗口區域，它們可以將端面反射降低到0.001％以下。由于這會導致腔內的功率損耗大于增益損耗，因此會阻止放大器充當激光。SOA的另一種類型包括兩個區域。一部分具有Fabry-Pérot激光二極管的結構，另一部分具有漸縮的幾何形狀，以降低輸出面上的功率密度。

半導體光放大器通常由III-V族化合物半導體制成，例如GaAs?/ AlGaAs，InP?/?InGaAs，InP?/ InGaAsP和InP?/ InAlGaAs，盡管可以想到使用任何直接帶隙半導體，例如II-VI。這種放大器通常以光纖尾纖組件的形式用于電信系統，工作于850 nm至1600 nm的信號波長，并產生高達30 dB的增益。

半導體光放大器尺寸小并且被電泵浦。它可能比EDFA便宜，并且可以與半導體激光器、調制器等集成。但是，性能仍然無法與EDFA媲美。SOA具有較高的噪聲，較低的增益，適度的極化相關性和較高的非線性度，且瞬態時間很快。SOA的主要優點是可以進行所有四種類型的非線性運算（交叉增益調制、交叉相位調制、波長轉換和四波混合）。此外，SOA可以使用低功率激光器運行。這源于較短的納秒級或更短的較高狀態壽命，因此，增益對泵浦或信號功率的變化會迅速做出反應，并且增益的變化還會引起相位變化，從而使信號失真。對于光通信應用來說，這種非線性提出了最嚴重的問題。但是，它提供了在與EDFA不同的波長區域中進行增益的可能性。已經開發出使用增益鉗位技術的“線性光放大器”。

高光學非線性度使半導體放大器對所有光信號處理（如全光切換和波長轉換）具有吸引力。對于作為光信號處理，波長轉換，時鐘恢復，信號多路分解和模式識別的元件的半導體光放大器已經進行了很多研究。