แผนผังทางเทคนิคของระบบขยายสัญญาณ EDFA ย่านความถี่ L

EDFA ใช้เส้นใยนำแสงที่เจือด้วยไอออนเออร์เบียมเป็นตัวกลางขยายสัญญาณ ซึ่งทำให้เกิดการผกผันของประชากรภายใต้แสงกระตุ้น ส่งผลให้เกิดการขยายสัญญาณรังสีแบบกระตุ้นภายใต้การเหนี่ยวนำของแสงสัญญาณ
ไอออนของเออร์เบียมมีระดับพลังงานสามระดับ โดยจะอยู่ที่ระดับพลังงานต่ำสุด E1 เมื่อไม่ถูกกระตุ้นด้วยแสงใดๆ เมื่อเส้นใยถูกกระตุ้นอย่างต่อเนื่องด้วยแหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์ อนุภาคในสถานะพื้นฐานจะได้รับพลังงานและเปลี่ยนไปสู่ระดับพลังงานที่สูงขึ้น เช่น การเปลี่ยนจาก E1 ไป E3 เนื่องจากอนุภาคไม่เสถียรที่ระดับพลังงานสูง E3 จึงจะตกลงสู่สถานะกึ่งเสถียร E2 อย่างรวดเร็วในกระบวนการเปลี่ยนผ่านแบบไม่แผ่รังสี ที่ระดับพลังงานนี้ อนุภาคจะมีอายุการอยู่รอดค่อนข้างนาน เนื่องจากการกระตุ้นอย่างต่อเนื่องของแหล่งกำเนิดแสง จำนวนอนุภาคที่ระดับพลังงาน E2 จะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง และจำนวนอนุภาคที่ระดับพลังงาน E1 ก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน ด้วยวิธีนี้ การกระจายตัวแบบผกผันของประชากรจึงเกิดขึ้นในเส้นใยที่เจือด้วยเออร์เบียม และเงื่อนไขสำหรับการขยายสัญญาณแสงจึงเป็นไปได้
เมื่อพลังงานโฟตอนของสัญญาณขาเข้า E=hf เท่ากับผลต่างระดับพลังงานระหว่าง E2 และ E1 อย่างแม่นยำ E2-E1=hf อนุภาคในสถานะกึ่งเสถียรจะเปลี่ยนไปสู่สถานะพื้นฐาน E1 ในรูปแบบของการแผ่รังสีแบบกระตุ้น การแผ่รังสีและโฟตอนขาเข้าในสัญญาณจะเหมือนกัน ทำให้จำนวนโฟตอนเพิ่มขึ้นอย่างมาก ส่งผลให้สัญญาณแสงขาเข้ากลายเป็นสัญญาณแสงขาออกที่แรงในเส้นใยที่เจือด้วยเออร์เบียม ทำให้เกิดการขยายสัญญาณแสงโดยตรง

2. แผนภาพระบบและข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับอุปกรณ์
2.1. แผนภาพแสดงวงจรระบบขยายสัญญาณใยแก้วนำแสงย่านความถี่ L มีดังต่อไปนี้: