In un amplificatore Raman, il segnale è amplificato mediante [[amplificazione Ramanraman]]. A differenza degli EDFA e dei SOA, l'amplificazione è ottenuta mediante interazione non lineare tra il laser e la pompa all'interno della fibra ottica. Esistono due tipi di amplificatori Raman: distribuiti e concentrati. In un amplificatore Raman distribuito, la fibra di trasmissione è utilizzata come mezzo attivo, inserendo in essa un segnale di pompa multiplato con il segnale in transito, mentre in un amplificatore Raman concentrato, si utilizza una fibra dedicata e più corta per ottenere amplificazione. nel caso di amplificatori Raman concentrati si utilizzano fibre altamente non lineari, con core molto ridotto, in modo da aumentare l'interazione tra il segnale e la pompa e ridurre la lunghezza di fibra necessaria.
La luce di pompa può essere accoppiata nella fibra di trasmissione nella stessa direzione dei segnali (pompaggio co-propagante), in direzione opposta (pompaggio contro-propagante) o entrambe. Il pompaggio contro-propagante è più comune poiché garantisce minore rumorosità.