Khuếch đại quang học hay khuếch đại tín hiệu quang học là thiết bị trực tiếp khuếch đại tín hiệu quang học mà không cần phải chuyển đổi nó thành tín hiệu điện. Một bộ khuếch đại quang học có thể được coi là một laser mà không có một hốc quang học (optical cavity), hoặc trong đó phản hồi từ khoang đó bị triệt tiêu. Bộ khuếch đại quang học có vai trò quan trọng trong truyền thông sợi quang và vật lý laser [1][2].