Kesan penguat EDFA dihasilkan oleh interaksi cahaya isyarat dalam jalur 1550nm melalui serat doped Erbium dan interaksi ion Er3+. Apabila cahaya berinteraksi dengan jirim, cahaya dapat dianggap sebagai sinar zarah yang terdiri daripada foton. Tenaga setiap foton adalah: E = hv di mana E adalah tenaga foton, v adalah frekuensi cahaya, dan h adalah pemalar Planck'
Keadaan tenaga ion Er3+ dalam serat erbium-doped tidak dapat diambil secara berterusan. Ia hanya boleh berlaku dalam rangkaian keadaan tenaga diskrit untuk menjadi tahap tenaga, dan keadaan tenaga ini menjadi tahap tenaga. Apabila tenaga foton yang dihantar dalam serat erbium-doped sama dengan perbezaan tenaga antara dua tahap tenaga ion Er3+, ion Er3+ akan berinteraksi dengan foton untuk menghasilkan kesan penyerapan radiasi dan penyerapan eksitasi. Stimulated emission merujuk kepada peralihan ion Er3+ dan foton dari tahap tenaga tinggi ke tahap tenaga rendah, memancarkan foton yang sama persis dengan foton teruja (frekuensi, fasa, arah perambatan, dan keadaan polarisasi laser adalah sama); penyerapan terangsang merujuk kepada ion Er3+ berinteraksi dengan foton untuk beralih dari set tenaga rendah ke tahap tenaga tinggi, dan menyerap foton teruja.
Dengan menyuntikkan lampu pam yang cukup kuat ke dalam serat erbium-doped, kebanyakan ion Er3+ dalam keadaan tanah dapat dipam ke keadaan bertenaga tinggi, dan ion Er3+ dalam keadaan tenaga tinggi dengan cepat dipindahkan ke metastable nyatakan tanpa sinaran. Oleh kerana ion Er3+ mempunyai jangka hayat tahap tenaga yang lebih lama dalam keadaan metastabil, mudah untuk membentuk penyongsangan populasi antara keadaan metastabil dan keadaan tanah, iaitu, bilangan zarah Er3+ dalam keadaan metastabil lebih besar daripada bilangannya zarah Er3+ dalam keadaan tanah.
Apabila foton isyarat melewati tali cahaya yang di telinga dan berinteraksi dengan ion Er3 produce untuk menghasilkan kesan pancaran yang dirangsang, sebilangan besar foton yang serupa dengan dirinya dihasilkan. Pada masa ini, foton isyarat yang dihantar melalui serat yang didoping telinga meningkat dengan cepat, menghasilkan penguatan isyarat; hanya sebilangan kecil yang berada dalam keadaan dasar Foton isyarat pasukan Er3+ menghasilkan kesan penyerapan terangsang, yang menyerap foton.
Keadaan metastable dan keadaan tanah ion Er3+ mempunyai lebar tertentu, sehingga kesan amplifikasi EDFA mempunyai julat panjang gelombang tertentu, dan nilai tipikalnya adalah 1530-1570nm. Apabila ion Er3+ berada dalam keadaan metastabil, selain pancaran yang dirangsang dan penyerapan yang dirangsang, radiasi spontan juga dihasilkan, iaitu, ion Er3+ tetap dalam keadaan metastabil untuk waktu yang singkat dan tidak berpeluang untuk berinteraksi dengan foton, dan secara spontan akan datang dari keadaan yang tidak stabil. Keadaan stabil beralih ke keadaan tanah dan memancarkan foton pada jalur 1550nm. Foton ini berbeza dengan lampu isyarat, dan ia merupakan bunyi EDFA. Oleh kerana foton pelepasan spontan juga diperkuat ketika dipancarkan dalam serat erbium-doped, ketika daya optik input EDFA rendah, kebisingan yang lebih besar akan dihasilkan.
