为了实现高质量的相干光通信，关键技术包括:
1. 外光调制技术: 由于半导体激光器的直接调制会带来寄生振荡，如ASK调制伴随相位变化且调制深度受限。FSK可直接注入电流频率调制，而其他调制方式通常采用外光调制，如利用电光、声光或磁光效应的调制器，如电光调制器、声光调制器和磁光调制器，实现光载波的幅度、频率和相位调制。
2. 偏振保持技术: 在相干接收中，信号与本振光的偏振方向一致至关重要，以确保高灵敏度。使用保偏光纤或偏振分集技术（如单模光纤配合偏振分束镜）是保持光偏振稳定性的重要手段。
3. 频率稳定技术: 激光器频率的稳定性对相干通信至关重要，需确保激光频率在工作条件变化下保持稳定，可通过锁定原子或分子谐振频率、光生伏特效应等方法实现。
4. 频谱压缩技术: 光源的窄频谱宽度能减少量子调幅和调频噪声对接收机的影响，通过注入锁模法或外腔反馈法实现谱宽压缩。
5. 非线性串扰控制技术: 防止非线性效应，如SRS、SBS和四波混频，对信号的干扰，需合理设计信道功率和间隔，以降低接收噪声和灵敏度下降的风险。
除了这些关键技术，接收端还需考虑相位分集接收、双路平衡接收以及光锁相环等技术，以优化相干光通信系统的性能。
在相干光通信中主要利用了相干调制和外差检测技术。所谓相干调制，就是利用要传输的信号来改变光载波的频率、相位和振幅（而不象强度检测那样只是改变光的强度），这就需要光信号有确定的频率和相位（而不象自然光那样没有确定的频率和相位），即应是相干光。激光就是一种相干光。所谓外差检测，就是利用一束本机振荡产生的激光与输入的信号光在光混频器中进行混频，得到与信号光的频率、位相和振幅按相同规律变化的中频信号。