ผลการขยายของ EDFA ถูกสร้างขึ้นโดยปฏิสัมพันธ์ของสัญญาณไฟในวง 1550nm ผ่านเส้นใย Erbium-doped และปฏิสัมพันธ์ของไอออน Er3 + เมื่อแสงโต้ตอบกับเรื่องแสงสามารถถือได้ว่าเป็นลําแสงอนุภาคประกอบด้วยโฟตอน พลังงานของแต่ละโฟตอนคือ: = HV ที่ คือพลังงานของโฟตอน, v เป็นความถี่ของแสงและเอชเป็นคงที่ Planck ของ
สภาวะพลังงานของ Er3+ ion ในเส้นใยเอิร์ม-โดดไม่สามารถดําเนินการอย่างต่อเนื่อง. มันสามารถอยู่ในชุดของพลังงานที่ไม่ต่อเนื่องรัฐจะกลายเป็นระดับพลังงาน, และรัฐพลังงานเหล่านี้กลายเป็นระดับพลังงาน. เมื่อพลังงานของโฟตอนส่งในเส้นใย erbium- เจือใยเท่ากับความแตกต่างของพลังงานระหว่างสองระดับพลังงานของ Er3 + ไอออน Er3 + จะโต้ตอบกับโฟตอนในการผลิตรังสีกระตุ้นและกระตุ้นผลการดูดซึม การปล่อยกระตุ้นหมายถึงการเปลี่ยนของ Er3 + ไอออนและโฟตอนจากระดับพลังงานสูงในระดับพลังงานต่ําเปล่งโฟตอนที่ตรงเช่นเดียวกับโฟตอนตื่นเต้น (ความถี่, เฟส, ทิศทางการขยายพันธุ์และรัฐโพลาไรซ์ของเลเซอร์จะเหมือนกัน); การดูดซึมกระตุ้นหมายถึง Er3 + ไอออนโต้ตอบกับโฟตอนจะเปลี่ยนจากพลังงานต่ําตั้งระดับพลังงานสูงและดูดซับโฟตอนตื่นเต้น
โดยการฉีดไฟปั๊มที่แข็งแกร่งพอเข้าสู่เส้นใย erbium- เจือปน, ส่วนใหญ่ของไอออน Er3 + ในรัฐพื้นดินสามารถสูบไปยังรัฐพลังงานสูง, และไอออน Er3 + ในรัฐพลังงานสูงจะถูกโอนอย่างรวดเร็วไปยังรัฐ metastable โดยไม่ต้องรังสี. ตั้งแต่ Er3 + ไอออนมีอายุการใช้งานระดับพลังงานอีกต่อไปในรัฐ metastable, มันเป็นเรื่องง่ายที่จะฟอร์มการแปรสภาพประชากรระหว่างรัฐ metastable และรัฐพื้นดิน, นั่นคือ, จํานวนของอนุภาค Er3 + ในรัฐ metastable มีขนาดใหญ่กว่าจํานวนของอนุภาค Er3 + ในรัฐพื้นดิน.
เมื่อสัญญาณโฟตอนผ่านสายแสงหู- เจือและโต้ตอบกับ Er3 + ไอออนในการผลิตผลการปล่อยก๊าซกระตุ้น, จํานวนมากของโฟตอนเหมือนกันกับตัวเองจะถูกสร้างขึ้น. ในเวลานี้โฟตอนสัญญาณส่งผ่านเส้นใยที่หูเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วส่งผลให้การขยายสัญญาณ; เพียงไม่กี่อยู่ในสภาพพื้นดิน Er3 + โฟตอนสัญญาณทีมผลิตผลการดูดซึมกระตุ้นซึ่งดูดซับโฟตอน
รัฐ metastable และรัฐพื้นดินของ Er3 + ไอออนมีความกว้างบางอย่างเพื่อให้ผลการขยายของ EDFA มีช่วงความยาวคลื่นบางอย่างและค่าทั่วไปคือ 1530-1570nm เมื่อ Er3 + ไอออนอยู่ในรัฐ metastable, นอกเหนือจากการกระตุ้นการปล่อยและการดูดซึมกระตุ้น, รังสีที่เกิดขึ้นเองยังถูกสร้างขึ้น, ที่อยู่, ไอออน Er3 + อยู่ในสถานะ metastable สําหรับระยะเวลาอันสั้นและไม่มีโอกาสในการโต้ตอบกับโฟตอน, และจะเป็นธรรมชาติมาจากรัฐย่อย. สถานะคงที่เปลี่ยนไปเป็นสถานะพื้นดินและปล่อยโฟตอนในวง 1550nm โฟตอนนี้จะแตกต่างจากสัญญาณไฟ, และมันถือเป็นเสียงของedfaของ เนื่องจาก photons ปล่อยที่เกิดขึ้นเองยังขยายเมื่อถูกส่งในเส้นใย erbium-doped เมื่อกําลังแสงอินพุตของ EDFA ต่ําจะมีการสร้างเสียงรบกวนมากขึ้น
