光放大器级联可克服长距离通信系统（如海底光缆系统）的光纤损耗，从而可省去光信号的周期性光-电-光再生。设计一个在线放大器级联光波系统，要求考虑放大器噪声、光纤色散以及光纤非线性。
放大器噪声以两种方式影响系统性能。首先，级联中的每个放大器产生的放大自发辐射（ASE）噪声，通过剩下的传输线路传送，并被后面的放大器与信号一起放大。该放大后的自发辐射噪声在到达接收机之前累积并影响系统性能。其次，当ASE电平逐渐增大时，它开始使光放大器饱和并减小信号增益。其结果是沿传输线路信号功率下降而ASE电平上升，在接收端SNR甚至下降更多。数值模拟表明，该系统在一定意义上处于自调整状态，即总功率（信号功率和ASE功率之和）维持相对恒定。
由于光纤色散和光纤非线性的累积影响，实际上，实现总传输距离超过几千千米的光纤系统是困难的。通常放大器只补偿光纤损耗，那么，在放大器级联的光纤系统中，系统就由色散所限制。
在WDM系统的应用中，对EDFA性能的要求是相当苛刻的，这是因为单个放大器增益的较小变化，将引起级联放大器总增益的很大变化，即使0.2dB的EDFA增益波动，100个放大器在线级联后，也会产生20dB的增益差，使信道间的功率变化达100倍，这在实际应用中是不能接受的。因此WDM系统的信道数，不仅受放大器带宽限制，而且也受增益频谱的不平坦限制。因此需要对EDFA的增益进行均衡。