L-kaistan EDFA-vahvistinjärjestelmän tekninen kaavio

EDFA käyttää vahvistusväliaineena erbiumionilla seostettua kuitua, joka tuottaa populaatioinversion pumppausvalon vaikutuksesta. Se toteuttaa stimuloidun säteilyn vahvistuksen signaalivalon induktion vaikutuksesta.
Erbiumioneilla on kolme energiatasoa. Ne ovat alimmalla energiatasolla, E1, kun niitä ei viritä mikään valo. Kun kuitua viritetään jatkuvasti pumppaavan valonlähteen laserilla, perustilassa olevat hiukkaset saavat energiaa ja siirtyvät korkeammalle energiatasolle. Kuten siirtymässä E1:stä E3:een, koska hiukkanen on epävakaa korkealla energiatasolla E3, se putoaa nopeasti metastabiiliin tilaan E2 ei-säteilevässä siirtymäprosessissa. Tällä energiatasolla hiukkasten elinikä on suhteellisen pitkä. Pumppaavan valonlähteen jatkuvan virityksen ansiosta E2-energiatason hiukkasten määrä kasvaa edelleen ja E1-energiatason hiukkasten määrä kasvaa. Tällä tavoin populaatioinversiojakauma toteutuu erbiumilla seostetussa kuidussa ja optisen vahvistuksen oppimisen edellytykset ovat olemassa.
Kun tulosignaalin fotonienergia E=hf on täsmälleen yhtä suuri kuin E2:n ja E1:n välinen energiatasoero, E2-E1=hf, metastabiilissa tilassa olevat hiukkaset siirtyvät perustilaan E1 stimuloidun säteilyn muodossa. Säteily ja tulosignaalin fotonit ovat identtisiä fotonien kanssa, mikä lisää fotonien lukumäärää merkittävästi, jolloin tulosignaalista tulee voimakas lähtöoptinen signaali erbiumilla seostetussa kuidussa, mikä toteuttaa optisen signaalin suoran vahvistuksen.

2. Järjestelmäkaavio ja laitteen perusesittely
2.1. L-kaistan optisen kuituvahvistinjärjestelmän kytkentäkaavio on seuraava: