EDFA bao gồm một ñoạn ngắn sợi cáp quang mà lõi của chúng ñược pha trộn ít hơn 0,1% Erbium, là một nguyên tốñất hiếm có tính năng quang tích cực, nhưñã chỉ
thụ ánh sáng từ một nguồn bơm, chẳng hạn ở bước sóng 1480 nm. Sự chuyển dịch của ñiện tử từ mức năng lượng cao này xuống mức năng lượng cơ bản phát ra một photon. Photon này ñược bức xạ có thể là do hiện tượng “bức xạ tự phát” (sự phân hủy tự nhiên của các ion kích thích mà không có bất cứ một tác ñộng khác chen vào) hay “bức xạ kích thích” (do sự có mặt của các photon có chứa năng lượng bằng năng lượng dịch chuyển, kích thích sự phát xạ và tạo thêm các photon tỷ lệ với số photon của chùm sáng), các photon tín hiệu trong EDFA kích thích sự “tái ñịnh cư” ở trạng thái kích thích và khuếch ñại tín hiệu. thời gian sống của ñiện tử ở mức năng lượng cao vào khoảng 10ns ñảm bảo rằng thay vì nhiều bức xạ gây ra do bức xạ tự phát thì hầu hết các ion Erbium ñợi ñểñược khuếch ñại tín hiệu bức xạ kích thích.
Hình 2.3 So sánh ñáp ứng quang của Erbium với sợi dẫn quang thông thường dùng trong truyền dẫn. Sự hấp thụ quang xảy ra trong các loại cáp thông thường là thấp ở dải bước sóng tập trung vào khoảng 1550nm nơi mà sự hấp thụ quang vào khoảng 0,2Db/Km; có nghĩa là khoảng 5% lượng ánh sáng truyền qua bị hấp thụ
trong 1Km. Ngược lại sự tập trung Erbium vào khoảng 100 phần triệu ở trong lõi có thể gây ra sự hấp thụ là khoảng 2dB/m ở bước sóng bơm.
Erbium.
Hình 2.4: Giản ñồ năng lượng của Erbium.
Sự hấp thụ ánh sáng bơm kích thích các ion Erbium mà chúng tích trữ năng lượng sẽ xảy ra cho ñến khi một cách lý tưởng là có một photon tín hiệu kích thích sự
chuyển ñổi nó thành một ion tín hiệu khác. Nhưở Hình 2.4 và Hình 2.5 ñã chỉ ra sợi Erbium có thể bơm ñược với vài bước sóng khác nhau. Ở ñây sự hấp thụ các vùng bước sóng 980nm và 1480nm có hiệu quả nhất.