由于半導體激光器光載波的某一參數直接調制時，總會附帶對其他參數的寄生振蕩，如ASK直接調制伴隨著相位的變化，而且調制深度也會受到限制。另外，還會遇到頻率特性不平坦及張遲振蕩等問題。因此，在相干光通信系統中，除FSK 可以采用直接注入電流進行頻率調制外，其他都是采用外光調制方式。

外光調制是根據某些電光或聲光晶體的光波傳輸特性隨電壓或聲壓等外界因素的變化而變化的物理現象而提出的。外光調制器主要包括三種：利用電光效應制成的電光調制器、利用聲光效應制成的聲光調制器和利用磁光效應制成的磁光調制器。采用以上外調制器，可以完成對光載波的振幅、頻率和相位的調制。

對外光調制器的研究比較廣泛，如利用T1擴散LiNbO3馬赫干涉儀或定向耦合式的調制器可實現ASK 調制，利用量子阱半導體相位外調制器或LiNbO3相位調制器實現PSK調制等。 在相干光通信中，激光器的頻率穩定性是相當重要的。如，對于零差檢測相干光通信系統來說，若激光器的頻率（或波長）隨工作條件的不同而發生漂移，就很難保證本振光與接收光信號之間的頻率相對穩定性。外差相干光通信系統也是如此。一般外差中頻選擇在0。2～2 GHz之間，當光載波的波長為1。5 μm時，其頻率為200 THz，中頻為載頻的 10-6～10-5。光載波與本振光的頻率只要產生微小的變化，都將對中頻產生很大的影響。因此，只有保證光載波振蕩器和光本振振蕩器的高頻率穩定性，才能保證相干光通信系統的正常工作。

激光器的頻率穩定技術主要有三種：

（1）將激光器的頻率穩定在某種原子或分子的諧振頻率上。在1.5μm波長上，已經利用氨、氪等氣體分子實現了對半導體激光器的頻率穩定；

（2） 利用光生伏特效應、鎖相環技術、主激光器調頻邊帶的方法實現穩頻；

（3）利用半導體激光器工作溫度的自動控制、注入電流的自動控制等方法實現穩頻。 在相干光通信中，光源的頻譜寬度也是非常重要的。只有保證光波的窄線寬，才能克服半導體激光器量子調幅和調頻噪聲對接收機靈敏度的影響，而且，其線寬越窄，由相位漂移而產生的相位噪聲越小。

為了滿足相干光通信對光源譜寬的要求，通常采取譜寬壓縮技術。主要有兩種實現方法：

（1） 注入鎖模法，即利用一個以單模工作的頻率穩定、譜線很窄的主激光器的光功率，注入到需要寬度壓縮的從激光器，從而使從激光器保持和主激光器一致的譜線寬度、單模性及頻率穩定度；

（2） 外腔反饋法。外腔反饋是將激光器的輸出通過一個外部反射鏡和光柵等色散元件反射回腔內，并用外腔的選模特性獲得動態單模運用以及依靠外腔的高Q值壓縮譜線寬度。 由于在相干光通信中，常采用密集頻分復用技術。因此，光纖中的非線性效應可能使相干光通信中的某一信道的信號強度和相位受到其他信道信號的影響，而形成非線性串擾。光纖中對相干光通信可能產生影響的非線性效應包括受激拉曼散射（SRS）、受激布里淵散射（SBS）、非線性折射和四波混合。由于SRS的拉曼增益譜很寬（～10 THz），因此當信道能量超過一定值時，多信道復用相干光通信系統中必然出現高低頻率信道之間的能量轉移，而形成信道間的串擾，從而使接收噪聲增大，接收機靈敏度下降。

SBS的閾值為幾 mW，增益譜很窄，若信道功率小于一定值時，并且對信號載頻設計的好，可以很容易地避免 SBS引起的串擾。但SBS 對信道功率卻構成了限制。光纖中的非線性折射通過自相位調制效應而引起相位噪聲，在信號功率大于10 mW 或采用光放大器進行長距離傳輸的相干光通信系統中要考慮這種效應。當信道間隔和光纖的色散足夠小時，四波混頻的相位條件可能得到滿足，FWM成為系統非線性串擾的一個重要因素。FWM 是通過信道能量的減小和使信道受到干擾而構成對系統性能的限制。當信道功率低到一定值時，可避免FWM 引起對系統的影響。由于受到上述這些非線性因素的限制，采用密集頻分復用的相干光通信系統的信道發射功率通常只有零點幾毫瓦。

除了以上關鍵技術外，對于本振光和信號光之間產生的相位漂移，在接收端還可采用相位分集接收技術以消除相位噪聲；為了減小本振光的相對強度噪聲對系統的影響，可以采用雙路平衡接收技術；零差檢測中為保證本振光與信號光同步而采用的光鎖相環技術，以及用于本振頻率穩定的AFC等。

相干光通信主要優點

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。

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。

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。