Stiprinantis EDFA efektas atsiranda dėl signalo šviesos sąveikos 1550 nm juostoje per Erbiu legiruotą skaidulą ir Er3+ jonų sąveikos. Kai šviesa sąveikauja su materija, šviesa gali būti laikoma dalelių pluoštu, susidedančiu iš fotonų. Kiekvieno fotono energija yra: E = hv, kur E yra fotono energija, v yra šviesos dažnis, o h yra Plancko' konstantos.
Erbio jonų energijos būklė pluoštuose, į kuriuos įdėta erbio, negali būti nuolat matuojama. Energijos lygiais gali tapti tik atskirų energijos būsenų serija, o šios energijos būsenos tampa energijos lygiais. Kai fotono energija, perduodama erbiu legiruotoje skaiduloje, bus lygi energijos skirtumui tarp dviejų Er3+ jonų energijos lygių, Er3+ jonai sąveikaus su fotonais sukels sužadinimo spinduliuotę ir sužadinimo absorbcijos efektus. Stimuliuojama emisija reiškia Er3+ jonų ir fotonų perėjimą nuo aukšto energijos lygio į mažą energijos lygį, skleidžiantį fotoną, kuris yra visiškai toks pats kaip sužadinto fotono (lazerio dažnis, fazė, sklidimo kryptis ir poliarizacijos būsena yra tas pats); stimuliuojama absorbcija reiškia, kad Er3+ jonas sąveikauja su fotonu pereidamas nuo nustatytos mažos energijos į aukštą energijos lygį ir sugeria sužadintą fotoną.
Įpurškiant pakankamai stiprią siurblio šviesą į erbiu legiruotą pluoštą, daugumą pagrindinės būsenos Er3+ jonų galima pumpuoti į daug energijos gaunančią būseną, o didelės energijos būsenos Er3+ jonai greitai perduodami į metastabilią būsena be radiacijos. Kadangi metastabilioje būsenoje Er3+ jonų energinis tarnavimo laikas yra ilgesnis, lengva sukurti populiacijos inversiją tarp metastabilios būsenos ir pagrindinės būsenos, tai yra, Er3+ dalelių skaičius metastabilioje būsenoje yra didesnis nei skaičius Er3+ dalelių pagrindinėje būsenoje.
Kai signalo fotonai praeina per ausimis leistą šviesos stygą ir sąveikauja su Er3+ jonais, kad sukurtų stimuliuojamą emisijos efektą, susidaro daug fotonų, identiškų jiems patiems. Šiuo metu signalo fotonai, perduodami per ausimis leistą pluoštą, sparčiai didėja, todėl signalas sustiprėja; tik keli yra pagrindinės būsenos. Er3+ jonų komandos signalo fotonai sukelia stimuliuojamą absorbcijos efektą, kuris sugeria fotonus.
Er3able jonų metastabili būsena ir pagrindinė būsena turi tam tikrą plotį, todėl EDFA stiprinimo efektas turi tam tikrą bangos ilgio diapazoną, o jo tipinė vertė yra 1530-1570nm. Kai Er3+ jonai yra metastabilioje būsenoje, be stimuliuojamos emisijos ir stimuliuojamos absorbcijos, taip pat susidaro savaiminė spinduliuotė, tai yra, Er3+ jonai būna metastabilioje būsenoje trumpą laiką ir neturi galimybės sąveikauti su fotonais, ir spontaniškai ateis iš pastabinės būsenos. Nuolatinė būsena pereina į pagrindinę būseną ir spinduliuoja fotonus 1550 nm juostoje. Šis fotonas skiriasi nuo signalo šviesos ir yra EDFA triukšmas. Kadangi spontaninės emisijos fotonai taip pat sustiprėja, kai jie perduodami erbiu legiruotu pluoštu, kai EDFA įėjimo optinė galia yra maža, bus sukurtas didesnis triukšmas.
