超快光纤激光器采用光纤做工作介质，光纤渡导性质也会影响到光纤激光器的特性，光纤中进入泵浦光具有很多种模式，信号光电也可能会具备很多种模式，所以不同的泵浦模式会对不同的信号模式产生不同的影响，在一定程度上增加了分析光纤激光器的复杂程度，而光纤激光器也会在很大程度上受到光纤中的掺杂分布的影响，所以通常在光纤中掺杂进工作离子也就是杂质，使介质具备一定的增益特性。一般来说，工作离子都均匀分布于纤芯中，但是在光纤中的不同模式的泵浦光的分布并不是均匀的，所以为了有效提高泵浦效率，需要促进泵浦能量与离子分布的重合。
光纤激光器与传统的固体、气体激光器相同，都是由泵浦源、谐振腔以及增益介质三个基本要素组成。泵浦源利用的是高功率半导体激光器，谐振腔可以用耦合器构成的各种环形谐振腔，也可以用由光纤光栅等光学反馈元件构成各种直线型谐振腔，而普通非线性光纤与稀土掺杂光纤是光纤激光器的主要的增益介质。在适宜的光学系统耦合下泵浦光进入增益光纤，而吸收泵浦光后的增益光纤会形成非线性增益或者粒子数反转，从而形成自发发射光，在经过谐振腔的选模与受激放大后，自发发射光Z终会形成稳定的激光输出。
超快光纤激光器的激射状态分为三能级激射与四能级激射两种形式。它们之间的区别在于三能级系统中存在着较低能级，激光下能级为基态或者靠近基态的能级，而四能级系统中的基态能级与激光下能级之间具有一个跃迁，一般情况下为无辐射跃迁。将电子从基态提升到比激光上能级较高的一个或多个泵浦带，通过非辐射跃迁，电子通常会到达激光上能级泵浦带，并且以比较快的速度弛豫到寿命相对较长的亚稳态，积累在亚稳态上的电子数比激光下能级要多，因此产生了粒子数的反转，电子放出能量的形式是辐射光子，通过这种形式电子就能回到基态，通过光学谐振腔这种自发发射的光子会反馈到增益介质中，诱发受激发射，同时形成和诱发此过程的光子性质相同的光子，在谐振腔内，如果光子获得的增益比其在腔内的损耗还要大，激光输出就会形成。
