超快光纖激光器采用光纖做工作介質，光纖渡導性質也會影響到光纖激光器的特性，光纖中進入泵浦光具有很多種模式，信號光電也可能會具備很多種模式，所以不同的泵浦模式會對不同的信號模式產生不同的影響，在一定程度上增加了分析光纖激光器的復雜程度，而光纖激光器也會在很大程度上受到光纖中的摻雜分布的影響，所以通常在光纖中摻雜進工作離子也就是雜質，使介質具備一定的增益特性。一般來說，工作離子都均勻分布于纖芯中，但是在光纖中的不同模式的泵浦光的分布并不是均勻的，所以為了有效提高泵浦效率，需要促進泵浦能量與離子分布的重合。
光纖激光器與傳統的固體、氣體激光器相同，都是由泵浦源、諧振腔以及增益介質三個基本要素組成。泵浦源利用的是高功率半導體激光器，諧振腔可以用耦合器構成的各種環形諧振腔，也可以用由光纖光柵等光學反饋元件構成各種直線型諧振腔，而普通非線性光纖與稀土摻雜光纖是光纖激光器的主要的增益介質。在適宜的光學系統耦合下泵浦光進入增益光纖，而吸收泵浦光后的增益光纖會形成非線性增益或者粒子數反轉，從而形成自發發射光，在經過諧振腔的選模與受激放大后，自發發射光Z終會形成穩定的激光輸出。
超快光纖激光器的激射狀態分為三能級激射與四能級激射兩種形式。它們之間的區別在于三能級系統中存在著較低能級，激光下能級為基態或者靠近基態的能級，而四能級系統中的基態能級與激光下能級之間具有一個躍遷，一般情況下為無輻射躍遷。將電子從基態提升到比激光上能級較高的一個或多個泵浦帶，通過非輻射躍遷，電子通常會到達激光上能級泵浦帶，并且以比較快的速度弛豫到壽命相對較長的亞穩態，積累在亞穩態上的電子數比激光下能級要多，因此產生了粒子數的反轉，電子放出能量的形式是輻射光子，通過這種形式電子就能回到基態，通過光學諧振腔這種自發發射的光子會反饋到增益介質中，誘發受激發射，同時形成和誘發此過程的光子性質相同的光子，在諧振腔內，如果光子獲得的增益比其在腔內的損耗還要大，激光輸出就會形成。
