Schema tecnico del sistema di amplificazione EDFA in banda L

L'EDFA utilizza fibra drogata con ioni erbio come mezzo di guadagno, che produce un'inversione di popolazione sotto la luce della pompa. Realizza l'amplificazione della radiazione stimolata sotto l'induzione della luce del segnale.
Gli ioni 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 dalla sorgente luminosa della pompa laser, le particelle nello stato fondamentale guadagnano energia e passano a un livello energetico più elevato. Come la transizione da E1 a E3, poiché la particella è instabile all'alto livello energetico di E3, cadrà rapidamente nello stato metastabile E2 in un processo di transizione non radiativo. A questo livello energetico, le particelle hanno una vita di sopravvivenza relativamente lunga. A causa della continua eccitazione della sorgente luminosa della pompa, il numero di particelle al livello di energia E2 continuerà ad aumentare e il numero di particelle al livello di energia E1 aumenterà. In questo modo, la distribuzione dell'inversione di popolazione viene realizzata nella fibra drogata con erbio e sono disponibili le condizioni per l'apprendimento dell'amplificazione ottica.
Quando l'energia del fotone del segnale di 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 l'ingresso I fotoni nel segnale sono identici ai fotoni, aumentando così in modo significativo il numero di fotoni, facendo diventare il segnale ottico in ingresso un forte segnale ottico in uscita nella fibra drogata con erbio, realizzando l'amplificazione diretta del segnale ottico .

2. Schema del sistema e introduzione al dispositivo di base
2.1. Lo schema del sistema di amplificazione in fibra ottica in banda L è il seguente: