但是，脉冲信号越短，信号就越容易受到色散效应（dispersion）的影响。色散效应，是指不同波长的光在介质中传播速度不同的现象，比如说，通过三棱镜将太阳光分为彩虹色带就是利用了色散效应。它的原理是不同波长的光在介质中速度不同。尽管光纤通信中采用的激光脉冲单色性已经非常好了，但依然不是绝对的单色光，随着传播它仍会因色散而变宽。当两个原本相隔一段时间的脉冲信号在传播过程中变宽，就会互相干扰。这样的问题随着通信容量的增加，也就是相邻脉冲时间间隔的降低，会愈发严重。结果就是，在10Gb/s的通信容量下传播1000千米后才需要进行信号过滤和重制的光纤，在100Gb/s的通信容量下只能传播10千米。

　　更高质量的光纤可以有效减少色散的影响，但替换现有光纤网络的成本是难以承受的。到2001年，大量由于互联网泡沫而过度建设的光纤网络资源处于闲置状态，它们被称为“黑暗”光纤。幸好工程师有其他的办法，包括两种之前用来把多个无线电信号压缩在一个很窄波段内的方法。

　　其中一个方法改变了信号的编码方式。在这一方案中，数据的0和1不再是由激光的开或关来表示，激光光源是一直开启的，调制的是光波的相位，即波峰和波谷到达的时间。最简单的数字信号相位调制方法就是将激光的波峰相比于正常情况提前四分之一波长，按照相位来说就是提前90度。如果用正常相位表示0，那么提前了90度的时候表示的就是1。用这个方法，激光一次发送的仍是1bit，但将两束波叠加起来，信号容量就能加倍。叠加起来后的激光，相位偏移可以细分为135度、45度、-45度和-135度四种相位，就可以分别表示两bit的四种情况：00、01、10和11。

　　2007年，贝尔实验室和Verizon公司使用了这种方案的一个变体，叫做正交相移键控（quadrature phase-shift keying），在Verizon位于佛罗里达州的通信网络实现了500千米100Gb/s通的信号传输。这是很大的进步，但是对于Verizon公司来说仍然不够，他们希望主干光纤网络可以像其他长距离载体一样，能够在把信号传送1000~1500千米，而不需要昂贵的中继器。

　　幸运的是，第二种方案可以帮助光纤通信跨越这个传输距离的鸿沟。这种方法利用了激光的固有特性，相干性。相干性是指，将一束激光分为两束，它们的相位将永远相同，波峰和波谷永远重合，就像行进队列中的士兵。

　　利用相干性可以大幅度提高接收器的提取信息能力。这个方法将接收到的信号和接收器产生的相同频率的信号叠加，接收器产生的信号非常纯净，或者说接近理想情况，通过它可以判断接收到的信号的相位，后者经长距离传输后噪声较大。然后，信号的载波被滤除，留下信号本身，接收器将它转化为电信号，携带着当初发送的编码为1和0的信息。

　　要在红外光波段信号上使用这种本来用于微波通信的方法，会更加困难，因为要使得接收器产生的光信号与接收信号的频率匹配更加困难。随着先进数字信号处理器的发展，在21世纪初，这一问题得以解决。它们允许接收器产生的信号与接收信号存在频率偏差，可以在这种情况下，重构信号的相位并实现同步，并且能修正传输中出现的脉冲变宽现象。

　　正交编码和相干检测技术，再加上使用两种不同偏振态的光传输信号的技术，这些结合在一起已经将光纤通信技术推向了极限。如今，新型的发射器和接收器可以让原本设计指标是每秒10Gb通信容量的光纤，在单一频率下，也就是单一波长下，实现每秒100Gb的长距离传输。而传统的光纤可以容纳多达100个频段，因此它的通信容量可以达到10Tb/s。

　　图注：一个光波的相位，即波峰和波谷的到达时间，可以用来对信息编码。正交编码方式中，四种不同的相位（由图中上、中两个有一定相位差的二相位编码信号叠加而成）可以表示2bit信号的四种情况（图中下方波形）。