光纤通信系统多数是采用光强度调制—直接检测的强—直调制方式，又称为常规光纤通信系统。这类系统原理简单，成本低，但不能充分发挥光纤通信的优势，存在频带利用率低、接收机灵敏度差、中继距离短等缺点。

相干光通信系统是解决上述问题的一种可行方法。相干光通信系统要求接收端有一个与发送端同频同相的本振光源，其基本组成框图如图4-13所示。发送端光源的光载波经数字信号调制后耦合进入光纤传输到达接收端。接收的光信号进入光混频器，与由本振光源产生的一个同频同相光信号进行混频，得到两个光信号频率的差值｜ f _s – f _L ｜，即中频信号。差值可能为0，也可能是某个固定频率，该差值被送入光电检测器转换为电信号，再经过中频放大、滤波得到中频电信号。中频电信号经过解调后，还原为光发送端的数字信号。相干光通信要求本振光源的频率和相位与发送光源严格匹配，否则会产生中频误差，导致判断出错。

相干光通信的主要优点如下。

（1）灵敏度高，中继距离长

相干光通信采用相干检测，能改善接收机的灵敏度。在相同的条件下，相干接收机比普通接收机的灵敏度提高约20dB，大大增加了光信号的无中继传输距离。

（2）选择性好，通信容量大

相干光通信可以提高接收机的选择性。在强—直光通信系统中，接收机的波段范围较大，掺杂了不少噪声，因此探测器前通常需要放置窄带滤光片，但接收波段相对仍然很宽。在相干光外差检测中，检测的是混频光，因此仅有在中频频带内的噪声才可以进入系统，而其他噪声均被带宽较窄的中频放大器滤除。

（3）便于实现密集波分复用

由于相干检测优异的波长选择性，相干接收机可以使频分复用系统的频率间隔缩小，即容易达到密集波分复用，从而取代传统的稀疏波分复用，具有以频分复用实现更高传输速率的潜在优势。

（4）支持多种调制方式

在相干光通信中，除了可以对光进行幅度调制外，还可以使用PSK、DPSK、QAM等多种调制格式，利于灵活的工程应用。

相干光通信目前尚未进入实用阶段，主要原因是本振光源的频率稳定性要求很高，谱线宽度很难达到技术要求，调制技术和光波偏振匹配技术也需要进一步改进。