掺铒光纤放大器的放大原理与雷射产生原理类似，光线中掺杂的稀土族元素er(3+）其亚稳态和基态的能量差相当于1550nm光子的能量。当吸收适当波长的泵浦光能量(980nm或1480nm)后，电子会从基态跃迁到能阶高的激发态。接着释放少量能量转移到较稳定的亚稳态，在泵浦光源足够时铒离子的电子会发生巨量反转。即高能阶的亚稳态比能阶低的基带电子数量多。当适当的光信号通过时，亚稳态电子会发生受激辐射效应，放射出大量同波长光子，但因为存在振动能阶，所以波长不是单一的二十一个范围。典型值在1530nm~1570nm。掺铒光纤放大器主要有掺铒光纤、泵源、隔离器、合波器耦合器、探测器及控制电路等部分组成。
其中，掺铒光纤式放大器的基础、关键的器件；泵源的作用是用来向掺铒光纤提供能量，将基带的铒离子激励到高能态，致使粒子数发生反转，从而产生受激辐射，实现对1550nm波段光信号放大，现在用得广泛的泵源是980nm的ld隔离器主要用来防止放大器产生自激振荡，合波器的作用是将泵浦光耦合到掺铒光线中去。耦合器则是将信号光分出一部分提供个探测器，以便实现对放大器工作状态的实时监控。