Configuração
Um esquema de um amplificador de fibra dopado com terras raras é mostrado na Figura 1. O sinal de entrada é combinado com a luz da bomba pelo WDM acoplador, e é amplificado pela luz da bomba via emissão estimulada na fibra dopada com terras raras. Isoladores ópticos são colocados tanto na entrada quanto na saída, para estabilizar a amplificação do sinal, eliminando a reflexão indesejada da porta de saída, bem como para evitar que o amplificador funcione como um laser de fibra.
Comprimentos de onda de emissão de elementos de terras raras
A Figura 2 mostra diagramas de energia de vários elementos de terras raras, mostrando os comprimentos de onda da bomba e da emissão. Um elemento de terras raras absorve a luz da bomba e é elevado a um nível excitado (mostrado como uma seta para cima) e, eventualmente, cai para um nível mais baixo emitindo luz (mostrado como uma seta para baixo).
O érbio (Er) apresenta forte fluorescência no banda C e Banda L e assim amplificador de fibra dopado com érbio (EDFA) é o amplificador de fibra óptica mais comum em comunicação óptica. Outros elementos comuns de terras raras são o itérbio (Yb) e o túlio (Tm). O itérbio e o túlio mostram uma forte fluorescência em torno de 1 mícron e 1,9 mícron, e esses dois elementos de terras raras são comumente usados para lasers de fibra de alta potência para aplicações não de telecomunicações (marcação a laser, soldagem, etc.).
Em geral, uma absorção de fótons resulta em uma emissão de fótons, mas nem sempre é o caso. Um caso é chamado de emissão em cascata, onde um fóton absorvido produz dois (ou mais) fótons; um exemplo é mostrado no diagrama de energia de Tm. Outro caso é chamado de emissão de conversão ascendente, onde dois (ou mais) fótons absorvidos produzem um fóton; um exemplo é mostrado no diagrama de energia de Er.