Phương thức tách sóng tiên tiến nhất là tách sóng coherent, ở đây tham số quyết định tính toán ở bộ thu dựa vào sự khôi phục toàn bộ ở trường điện, nó chứa cả thông tin biên độ và pha. Vì thế tách sóng coherent trở nên linh hoạt nhất trong các dạng điều chế, khi thông tin có thể được mã hóa về pha và biên độ hoặc thay thế cho cả các thành phần của sóng mang đồng pha (I) và vuông pha (Q). Tách sóng coherent yêu cầu bộ thu nhận ra pha của sóng mang, khi tín hiệu thu được giải điều
chế bởi một LO đảm nhiệm như một tham chiếu pha thuần túy. Thông thường, sự đồng bộ sóng mang được thực hiện bởi một vòng lặp khóa pha (PLL). Các hệ thống quang có thể sử dụng một PLL quang (OPLL) để đồng bộ tần số và pha của laser LO với laser Tx hoặc một PLL điện, nơi mà chuyển đổi thấp sử dụng một laser LO chạy tự do xảy ra bởi sự giải điều chế ở chặng thứ hai bằng một VCO tương tự hoặc số của tần số và pha được đồng bộ. Sử dụng một PLL điện có thể trở nên thuận lợi trong các hệ thống song công, khi bộ thu phát có thể sử dụng một laser tương đương với Tx và LO. Các PLL rất nhạy với trễ truyền sóng trên hướng phản hồi, và yêu cầu trễ có thể là khó để đáp ứng. Sự đồng bộ sóng mang Feedforward (FF) sẽ khắc phục vấn đề này. Hơn nữa, khi một máy đồng bộ FF sử dụng cả hai ký tự hiện tại và tương lai để xác định pha của sóng mang, nó có thể thu lại hiệu năng tốt hơn một PLL, như một hệ thống phản hồi có thể chỉ sử dụng các ký tự hiện tại. Gần đây, DSP đã cho phép căn chỉnh sự phân cực và đồng bộ hóa sóng mang được thực hiện bên trong phần mềm.
Hình 2.11: Mô hình hệ thống truyền dẫn Coherent