ファイバにドープされた希土類元素Er（3+）の準安定状態と基底状態のエネルギー差は、1550 nmの光子のエネルギーに相当し、適切な波長の励起光エネルギー（980 nmまたは1480 nm）を吸収すると基底状態から電子が遷移する。 励起状態のより高いエネルギー準位へ。
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励起源が十分であれば、エルビウムイオンの電子が反転する、すなわち、高エネルギー準位の準安定状態は、低エネルギー準位の基底状態の電子の数よりも多くなる。
適切な光信号が通過すると、準安定電子は誘導放射効果を有し、同じ波長の多数の光子を放出するが、振動エネルギーレベルのために、波長は単一ではなく、典型的には１５３０ｎｍから１５７０ｎｍの範囲である。
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