在相干光通信中主要利用了相干調制和外差檢測技術。所謂相干調制，就是利用要傳輸的信號來改變光載波的頻率、相位和振幅（而不象強度檢測那樣只是改變光的強度），這就需要光信號有確定的頻率和相位（而不象自然光那樣沒有確定的頻率和相位），即應是相干光。激光就是一種相干光。所謂外差檢測，就是利用一束本機振蕩產生的激光與輸入的信號光在光混頻器中進行混頻，得到與信號光的頻率、位相和振幅按相同規律變化的中頻信號。
在光通信領域，更大的帶寬、更長的傳輸距離、更高的接收靈敏度，永遠都是科研者的追求目標。盡管波分復用（WDM）技術和摻鉺光纖放大器（EDFA）的應用已經極大的提高了光通信系統的帶寬和傳輸距離，伴隨著視頻會議等通信技術的應用和互聯網的普及產生的信息爆炸式增長，對作為整個通信系統基礎的物理層提出了更高的傳輸性能要求。
相干光通信工作原理是什么？
在發送端，采用外調制方式將信號調制到光載波上進行傳輸。當信號光傳輸到達接收端時，首先與一本振光信號進行相干耦合，然后由平衡接收機進行探測。相干光通信根據本振光頻率與信號光頻率不等或相等，可分為外差檢測和零差檢測。前者光信號經光電轉換后獲得的是中頻信號，還需二次解調才能被轉換成基帶信號。后者光信號經光電轉換后被直接轉換成基帶信號，不用二次解調，但它要求本振光頻率與信號光頻率嚴格匹配，并且要求本振光與信號光的相位鎖定。
相干光通信的主要優點
1、靈敏度高，中繼距離長
相干光通信的一個最主要的優點是相干檢測能改善接收機的靈敏度。在相同的條件下，相干接收機比普通接收機提高靈敏度約20dB，可以達到接近散粒噪聲極限的高性能，因此也增加了光信號的無中繼傳輸距離。
2、選擇性好，通信容量大
相干光通信的另一個主要優點是可以提高接收機的選擇性。在直接探測中, 接收波段較大，為抑制噪聲的干擾，探測器前通常需要放置窄帶濾光片, 但其頻帶仍然很寬。在相干外差探測中，探測的是信號光和本振光的混頻光，因此只有在中頻頻帶內的噪聲才可以進入系統，而其它噪聲均被帶寬較窄的微波中頻放大器濾除。可見，外差探測有良好的濾波性能，這在星間光通信的應用中會發揮重大作用。此外，由于相干探測優良的波長選擇性，相干接收機可以使頻分復用系統的頻率間隔大大縮小，即密集波分復用（DWDM），取代傳統光復用技術的大頻率間隔，具有以頻分復用實現更高傳輸速率的潛在優勢。
3、具有多種調制方式
在傳統光通信系統中，只能使用強度調制方式對光進行調制。而在相干光通信中，除了可以對光進行幅度調制外，還可以使用PSK、DPSK、QAM等多種調制格式，利于靈活的工程應用，雖然這樣增加了系統的復雜性，但是相對于傳統光接收機只響應光功率的變化，相干探測可探測出光的振幅、頻率、位相、偏振態攜帶的所有信息，因此相干探測是一種全息探測技術，這是傳統光通信技術不具備的。