相干光通信技术是利用了相干调製和外差检测技术。所谓相干调製，就是利用要传输的信号来改变光载波的频率、相位和振幅（不像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（不像自然光那样没有确定的频率和相位），即应该是相干光，雷射就是一种相干光。所谓外差检测，就是利用一束本机振蕩产生的雷射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。
相干光通信在传送端对光载波进行幅度调製（ASK）、额率调製（FSK）或相位调製（PSK），在接收端则採用零差检测或外差检测等相干检测技术进行信息接收，光源发出频率为f、的光脉冲，通过调製器将已经变成电信号的信号源调製到光脉冲包络上，通过长距离传输后，到达接收端；接收端採用外差技术，首先通过耦合器将光信号和本振光信号同时送到光电检测器，信号光和本振光在满足波前匹配和偏振匹配的条件下混频，得到顿率为fm的中频信号，然后该信号经过放大滤波后送到解调器解调，最终到达接收电路完成通信过程。由于中频滤波器的频宽可以做得窄面陡，因此相干光通信的信道选择性很好。