Zosilňujúci účinok EDFA je generovaný interakciou signálneho svetla v pásme 1550nm cez vlákno erbium-dopované a interakciou iónov Er3+. Keď svetlo interaguje s hmotou, svetlo možno považovať za časticový lúč zložený z fotónov. Energia každého fotónu je: E = hv kde E je energia fotónu, v je frekvencia svetla, a h je Planck konštanta.
Energetický stav iónu Er3+ v erbium-dopované vlákno nemožno nepretržite užívať. To môže byť len v rade diskrétnych energetických štátov, aby sa stal energetickej hladiny, a tieto energetické štáty sa energetickej hladiny. Keď sa energia fotónu prenášaného v erbium-dopované vlákno sa rovná energetickému rozdielu medzi dvoma energetickými úrovňami Iónov Er3+, ióny Er3+ budú interagovať s fotónmi, aby sa vytváralo excitačné žiarenie a absorpčné účinky excitácie. Stimulované emisie sa vzťahujú na prechod Er3+ iónov a fotónu z vysokej energetickej hladiny na nízku energetickú úroveň, vyžarujúci fotón, ktorý je presne rovnaký ako vzrušený fotón (frekvencia, fáza, smer šírenia a polarizačný stav lasera sú rovnaké); stimulovaná absorpcia sa vzťahuje na ión Er3+ interaguje s fotónom na prechod z nízkej energetickej hladiny na vysokú energetickú hladinu a absorbuje vzrušený fotón.
Vstreknutím dostatočne silné čerpadlo svetlo do erbium-doped vlákno, väčšina er3 + ióny v zemom stave môžu byť čerpané do high-energetický stav, a Er3 + ióny v high-energetický stav sa rýchlo prenesú do metastable stave bez žiarenia. Vzhľadom k tomu, Er3 + ióny majú dlhšiu životnosť energie v metastable stave, je ľahké vytvoriť inverziu populácie medzi metastable stave a zemný stav, to znamená, že počet častíc Er3 + v metastable stave je väčšia ako počet častíc Er3 + v zemom stave.
Keď signál fotóny prechádzajú ucho-dopoval svetelný reťazec a komunikovať s Iónmi Er3 + produkovať stimulovaný emisný účinok, veľké množstvo fotónov totožné so sebou sú generované. V tejto dobe, signál fotóny prenášané cez ucho-dopoval vlákno rýchlo zvýšiť, čo vedie k zosilnenie signálu; len málo z nich je v stave terénu Ion teamové fotóny Er3+ produkujú stimulovaný absorpčný účinok, ktorý absorbuje fotóny.
Metastázovateľný stav a zemský stav Iónov Er3+ majú určitú šírku, takže zosilnenie EDFA má určitý rozsah vlnovej dĺžky a jeho typická hodnota je 1530-1570nm. Keď ióny Er3+ sú v metastačnú stav, okrem stimulovaných emisií a stimuláciu absorpcie, spontánne žiarenie je tiež generovaný, to znamená, Er3 + ióny zostať v metastatable stave na krátku dobu a nemajú šancu komunikovať s fotóny, a spontánne pochádza z podstúvateľného stavu. Rovnovážny stav prechody do zemského stavu a vydáva fotóny v pásme 1550nm. Tento fotón sa líši od signalizačného svetla a predstavuje hluk EDFA. Keďže spontánne emisné fotóny sú tiež zosilnené, keď sa prenášajú vo vláknach dopovaných erbium, keď je vstupný optický výkon EDFA nízky, vznikne väčší hluk.
