根据放大机制的不同，脉冲光纤放大器分为掺稀土元素光纤放大器和非线性光纤放大器。

利用光纤中稀土掺杂离子引起的增益机制实现光信号放大的光纤放大器。增益光纤受到泵浦光激励后，光纤中的掺杂离子跃迁至亚稳定的较高激发态，信号光子入射后，将诱导产生受激辐射，辐射出的光子与入射光子具有相同的波长和相位，形成信号光的相干放大。

利用光纤中的非线性效应对信号实现光放大的一种激光放大器，分为非弹性散射放大器和参量放大器。当光纤中功率密度达到一定阈值时，将产生受激布里渊散射或受激拉曼散射，产生信号光的相干放大，可相应分为布里渊光纤放大器和拉曼光纤放大器，它们都属于非弹性散射放大器一类。光纤参量放大器是依靠光纤中的四波混频效应进行光信号的放大。光学参量放大不是基于粒子数反转，可看作是泵光与信号光及闲置光反复差频的结果。