Οι οπτικοί ενισχυτές είναι τεχνολογία αα που χρησιμοποιείται για την ενίσχυση των φωτεινών σημάτων, που ονομάζονται επίσης οπτικά σήματα. Ένας οπτικός ενισχυτής ενισχύει απευθείας ένα οπτικό σήμα, χωρίς να το μετατρέπει σε κάποια άλλη ενδιάμεση μορφή. Αυτό το διακρίνει από έναν άλλο τύπο συσκευής, που ονομάζεται αναγεννητής ή επαναλήπτης, που ενισχύει ένα εισερχόμενο οπτικό σήμα μετατρέποντάς το σε ηλεκτρική ενέργεια και στη συνέχεια δημιουργώντας ένα νέο οπτικό σήμα. Η τεχνολογία οπτικού ενισχυτή ενισχύει τα οπτικά σήματα σε συσκευές όπως τα λέιζερ και τα καλώδια οπτικών ινών και είναι σημαντική για εφαρμογές όπως οι τηλεπικοινωνίες.
Η πιο κοινή μέθοδος ενίσχυσης, η οποία εκμεταλλεύεται το ίδιο φαινόμενο που χρησιμοποιείται στα λέιζερ με οπτική άντληση, είναι η διεγερμένη εκπομπή. Κάθε οπτικός ενισχυτής που χρησιμοποιεί αυτή τη μέθοδο περιέχει ένα φυσικό μέσο που μπορεί να ενισχύσει το εισερχόμενο φως, που ονομάζεται μέσο απολαβής. Όταν το μέσο απολαβής λαμβάνει εισερχόμενη οπτική ενέργεια, μια διαδικασία που αναφέρεται ως άντληση του μέσου απολαβής, τα εισερχόμενα φωτόνια του φωτός απορροφώνται προσωρινά και διεγείρουν μερικά από τα ηλεκτρόνια του μέσου σε υψηλότερα επίπεδα ενέργειας. Αυτά τα ηλεκτρόνια στη συνέχεια πέφτουν γρήγορα στο αρχικό τους επίπεδο. Όταν το κάνουν, η ενέργεια που χάνουν απελευθερώνεται με τη μορφή φωτονίων, ενισχύοντας το αρχικό σήμα. Εάν απαιτείται πολύ υψηλή ενίσχυση, πολλαπλοί ενισχυτές μπορούν να συνδεθούν μεταξύ τους, έτσι ώστε το οπτικό σήμα να μπορεί να περάσει μέσω καθενός από αυτούς με τη σειρά.
Πολλές διαφορετικές ουσίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως μέσα απολαβής σε έναν οπτικό ενισχυτή, ανάλογα με την οπτική ισχύ, το μήκος κύματος και άλλα χαρακτηριστικά που είναι επιθυμητά για μια συγκεκριμένη συσκευή. Το πιο κοινό μέσο κέρδους για οπτικούς ενισχυτές είναι το διοξείδιο του πυριτίου με μικρές ποσότητες στοιχείων σπάνιων γαιών όπως το έρβιο και το υττέρβιο. Μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν άλλα μέσα απολαβής, όπως ημιαγωγοί ή κρύσταλλοι γρανάτη αλουμινίου υττρίου.
Ένας τύπος ενισχυτή που ονομάζεται ενισχυτής Raman ενισχύει τα οπτικά σήματα εκμεταλλευόμενος ένα φαινόμενο που ονομάζεται σκέδαση Raman. Όταν το εισερχόμενο φως έρχεται σε επαφή με την ύλη, τα φωτόνια που δεν απορροφώνται διασκορπίζονται σε διαφορετικές κατευθύνσεις. Η μεγάλη πλειοψηφία τους διατηρούν το ίδιο μήκος κύματος και συχνότητα όπως πριν. Ένα πολύ μικρό ποσοστό από αυτά, που έχουν ανταλλάξει ενέργεια με τα σωματίδια της ύλης λόγω της δονητικής ενέργειας αυτών των σωματιδίων, δεν το κάνουν.
Η εκμετάλλευση αυτού για την οπτική ενίσχυση περιλαμβάνει δύο πηγές φωτός, ένα λέιζερ αντλίας υψηλής συχνότητας και μια πηγή φωτός χαμηλότερης συχνότητας, υψηλότερου μήκους κύματος από μια οπτική ίνα που μεταφέρει πραγματικά το σήμα. Το μέσο απολαβής σε έναν ενισχυτή Raman αντλείται με φως υψηλής συχνότητας από ένα λέιζερ αντλίας, διεγείροντας τα σωματίδια του μέσου και αυξάνοντας τη δονητική τους ενέργεια για να διεγείρει τη σκέδαση Raman. Καθώς τα φωτόνια μεγαλύτερου μήκους κύματος του οπτικού σήματος περνούν μέσα από το μέσο, το σήμα κερδίζει ενέργεια σε βάρος της δέσμης της αντλίας και ενισχύεται. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται κυρίως στην τεχνολογία των τηλεπικοινωνιών για την ενίσχυση των σημάτων μεγάλων αποστάσεων που αποστέλλονται μέσω καλωδίων οπτικών ινών.