EDFA pastiprināto efektu rada signālgzīmas mijiedarbība 1550nm joslā caur Erbium-doped šķiedru un Er3+ jonu mijiedarbību. Kad gaisma mijiedarbojas ar matēriju, gaismu var uzskatīt par daļiņu staru, kas sastāv no fotoniem. Katra fotona enerģija ir: E=hv, kur E ir fotona enerģija, v ir gaismas frekvence, un h ir Planck konstante.
Er3+ jonu enerģijas stāvokli erbija šķiedrā nevar nepārtraukti ņemt. Tas var būt tikai vairākas atsevišķas enerģijas valstis, lai kļūtu par enerģijas līmeni, un šīs enerģijas valstis kļūst par enerģijas līmeni. Kad fotona enerģija, kas pārraidīta erbija dozētajā šķiedrā, ir vienāda ar enerģijas starpību starp diviem Er3+ jonu enerģijas līmeņiem, Er3+ joni mijiedarbosies ar fotoniem, lai radītu uzbudinājumu starojumu un uzbudinājuma absorbcijas efektus. Stimulētā emisija attiecas uz Er3+ jonu un fotona pāreju no augsta enerģijas līmeņa uz zemu enerģijas līmeni, emitējot fotonu, kas ir tieši tāds pats kā satraukti fotonu (frekvence, fāze, izplatīšanās virziens, un polarizācijas stāvoklis lāzera ir tāds pats); stimulētā absorbcija attiecas uz Er3 + jonu mijiedarbojas ar fotonu uz pāreju no zemas enerģijas, kas augstu enerģijas līmeni, un absorbēt satraukti fotonu.
Injicējot pietiekami spēcīgu sūkņa gaismu erbija doped šķiedras, lielākā daļa Er3 + jonu zemes stāvoklī var sūknēt uz augstas enerģijas stāvoklī, un Er3 + joni augstas enerģijas stāvoklī ātri tiek nodotas metastable stāvoklī bez starojuma. Tā kā Er3 + joni ir garāks enerģijas līmenis kalpošanas laiks metastable stāvoklī, tas ir viegli veidot iedzīvotāju inversija starp metastable stāvoklī un zemes stāvoklī, tas ir, er3 + daļiņu skaits metastable stāvoklī ir lielāks nekā skaits Er3 + daļiņas zemes stāvoklī.
Kad signāla fotoni iet caur auss dozēt gaismas virkni un mijiedarboties ar Er3 + joniem, lai radītu stimulētu emisijas efektu, liels skaits fotoni identiski sev tiek radīti. Šajā laikā, signāls fotonu pārraida caur auss doped fiber strauji pieaug, kā rezultātā signāla pastiprināšanu; tikai daži ir zemes stāvoklī Er3 + ion komandas signālu fotonu ražot stimulētu absorbcijas efektu, kas absorbē fotonus.
Er3+ jonu metastatūras stāvoklim un zemes stāvoklim ir noteikts platums, tāpēc EDFA pastiprināšanas efektam ir noteikts viļņu garuma diapazons, un tā tipiskā vērtība ir 1530-1570nm. Kad Er3 + joni ir metastable stāvoklī, papildus stimulēto emisiju un stimulēto absorbciju, spontānais starojums tiek ģenerēts arī, tas ir, Er3 + joni paliek metastable stāvoklī uz īsu laiku un nav iespēju mijiedarboties ar fotonu, un spontāni nāk no substable stāvoklī. Stabilā stāvoklī pāreju uz zemes stāvoklī un izstaro fotonus 1550nm joslā. Šis fotons atšķiras no signālspulcīm, un tas rada EDFA troksni. Tā kā spontānās emisijas fotonus arī padziļināja, kad tos pārraida ar erbijsūcītiem šķiedrvielām, kad EDFA ieejas optiskā jauda ir zema, radīsies lielāks troksnis.
