Schema tecnico del sistema di amplificazione EDFA a banda L

EDFA utilizza una fibra drogata con ioni di erbio come mezzo di guadagno, che produce un'inversione di popolazione sotto luce di pompaggio. Realizza un'amplificazione della radiazione stimolata sotto l'induzione della luce del 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 eccitata continuamente dal laser della sorgente luminosa 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 al livello energetico più alto di E3, passerà rapidamente allo stato metastabile E2 in un processo di transizione non radiativo. A questo livello energetico, le particelle hanno una vita utile relativamente lunga. Grazie alla continua eccitazione della sorgente luminosa di pompaggio, il numero di particelle al livello energetico E2 continuerà ad aumentare, e il numero di particelle al livello energetico E1 aumenterà. In questo modo, nella fibra drogata con erbio si realizza la distribuzione di inversione di popolazione e si creano le condizioni per l'apprendimento dell'amplificazione ottica.
Quando l'energia dei fotoni 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 transiteranno allo stato fondamentale E1 sotto forma di radiazione stimolata. La radiazione e i fotoni di ingresso nel segnale sono identici ai fotoni, aumentando così significativamente il numero di fotoni, facendo sì che il segnale ottico di ingresso diventi un forte segnale ottico di uscita nella fibra drogata con erbio, realizzando l'amplificazione diretta del segnale ottico.

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