Configurazione
Uno schema di un amplificatore in fibra drogato con terre rare è mostrato in Figura 1. Il segnale di ingresso è combinato con la luce della pompa dal WDM accoppiatore, ed è amplificato dalla luce della pompa tramite emissione stimolata nella fibra drogata con terre rare. Gli isolatori ottici sono posizionati sia all'ingresso che all'uscita, al fine di stabilizzare l'amplificazione del segnale eliminando la riflessione indesiderata dalla porta di uscita, nonché per impedire all'amplificatore di funzionare come un laser a fibra.
Lunghezza d'onda di emissione da elementi di terre rare
La figura 2 mostra i diagrammi energetici di vari elementi delle terre rare, che mostrano le lunghezze d'onda sia della pompa che dell'emissione. Un elemento di terre rare assorbe la luce della pompa e viene sollevato a un livello eccitato (mostrato come una freccia verso l'alto) e alla fine scende a un livello inferiore emettendo luce (mostrato come una freccia verso il basso).
Erbio (Er) mostra una forte fluorescenza nel Banda C e Banda L e quindi amplificatore in fibra drogata con erbio (EDFA) è l'amplificatore in fibra ottica più comune nella comunicazione ottica. Altri elementi comuni delle terre rare sono l'Itterbio (Yb) e il Tulio (Tm). L'itterbio e il tulio mostrano una forte fluorescenza intorno a 1 micron e 1,9 micron e questi due elementi di terre rare sono comunemente usati per laser a fibra ad alta potenza per applicazioni non di telecomunicazioni (marcatura laser, saldatura, ecc.).
In generale, l'assorbimento di un fotone provoca l'emissione di un fotone, tuttavia non è sempre così. Un caso è chiamato emissione in cascata, in cui un fotone assorbito produce due (o più) fotoni; un esempio è mostrato nel diagramma energetico di Tm. Un altro caso è chiamato emissione di upconversion, in cui due (o più) fotoni assorbiti producono un fotone; un esempio è mostrato nel diagramma energetico di Er.