Schema tecnico del sistema di amplificazione EDFA in banda L

L'EDFA utilizza una fibra drogata con ioni di erbio come mezzo di guadagno, che produce un'inversione di popolazione sotto l'azione della luce di pompaggio. Realizza un'amplificazione della radiazione stimolata sotto l'induzione della luce di segnale.
Gli ioni di erbio hanno tre livelli energetici. Si trovano al livello energetico più basso, E1, quando non sono eccitati da alcuna luce. Quando la fibra viene continuamente eccitata dal laser della sorgente di pompaggio, le particelle nello stato fondamentale acquisiscono energia e passano a un livello energetico superiore. Ad esempio, nella transizione da E1 a E3, poiché la particella è instabile all'alto livello energetico E3, scenderà rapidamente allo stato metastabile E2 attraverso un processo di transizione non radiativa. A questo livello energetico, le particelle hanno una vita di sopravvivenza relativamente lunga. Grazie alla continua eccitazione della sorgente di pompaggio, il numero di particelle al livello energetico E2 continuerà ad aumentare, e di conseguenza aumenterà anche il numero di particelle al livello energetico E1. In questo modo, si realizza la distribuzione di inversione di popolazione nella fibra drogata con erbio, e si creano le condizioni per l'amplificazione ottica.
Quando l'energia del fotone del segnale in ingresso E=hf è esattamente uguale alla differenza di livello energetico tra E2 ed E1, E2-E1=hf, le particelle nello stato metastabile passeranno allo stato fondamentale E1 sotto forma di radiazione stimolata. La radiazione e i fotoni in ingresso nel segnale sono identici ai fotoni, aumentando così significativamente il numero di fotoni, facendo sì che il segnale ottico in ingresso diventi un forte segnale ottico in uscita nella fibra drogata con erbio, realizzando l'amplificazione diretta del segnale ottico.

2. Schema del sistema e introduzione ai dispositivi di base
2.1. Lo schema elettrico del sistema di amplificazione a fibra ottica in banda L è il seguente: