Cấu trúc cơ bản dựa trên cấu trúc của Laser bán dẫn thông thường, có dộ rộng vùng tích cực có độ rộng W, độ dày d và chiều dài L, chỉ số chiết suất là n
được đặt giữa hai lớp bán dẫn loại n và p (hình 3.13). Hình 3.13 mô tả một bộ khuếch đại bán dẫn , tính phản xạ bề mặt đầu vào và ra được kí hiệu tương ứng là
xạ của nó. Điều này làm tăng băng tần khuếch đại và tạo ra các đặc tính truyền dẫn ít phụ thuộc vào sự thay đổi của dòng điện thiên áp, nhiệt độ, và tính phân cực của ánh sáng.Nguồn bơm bên ngoài được cung cấp bởi dòng điện phân cực.
Hình 3.13. Cấu trúc bộ khuếch đại quang bán dẫn.
Có hai loại khuếch đại quang bán dẫn đó là khuếch đại sóng chạy (Travelling Wave Amplifier -TWA) và khuếch đại quang Fabry- Perot Amplifier (FPA).
Bộ khuếch đại quang FPA sử dụng các cạnh tinh thể là gương phản xạ trong bộ cộng hưởng (với hệ số phản xạ cao R » 32%), cấu trúc của FPA cũng tương tự như laser Fabry-Perot nhưng hoạt động với dòng phân cực Ibias < Ith.
Với cấu trúc hốc cộng hưởng có hệ số phản xạ cao, quá trình hồi tiếp, chọn lọc tần số xảy ra. Kết quả là, FPA có hệ số khuếch đại cao nhưng phổ khuếch đại nhấp nhô, không đều. Điều này, làm giảm dải thông khuếch đại của FPA. Khi dòng bơm Laser bán dẫn ở dưới ngưỡng phát, nó sẽ hoạt động như một bộ khuếch đại, tuy nhiên các thành phần phản xạ trên ngưỡng vẫn tham gia vào quá trình khuếch đại.
Bộ khuếch đại quang bán dẫn TWA là các Laser bán dẫn không có hộp cộng hưởng. TWA khắc phục hạn chế trên của FPA, gồm hai lớp chống phản xạ AR ( anti reflection ) có hệ số phản xạ R = 0, được đặt tại hai đầu của vùng tích cực để không cho quá trình phản xạ xảy ra bên trong bộ khuếch đại. Khi đó, tín hiệu vào SOA sẽ được khuếch đại khi chỉ đi qua một lần (được gọi là single pass) xuyên qua vùng tích cực của bộ khuếch đại mà không có hồi tiếp về. Trên thực tế, hệ số phản xạ ở hai đầu của vùng tích cực của TWA không hoàn toàn bằng 0 mà có giá trị rất nhỏ từ 0.1% đến 0.01%.