WDM系统的关键技术包括光源的稳频和调谐技术，复用/解复用技术、OTU技术、WDM系统的监控技术、EDFA技术、色散的补偿和管理技术，非线性光学效应的抑制等。这里仅介绍几个主要问题。
(1)EDM技术
掺饵光纤放大器(EDFA)以其优越的特性在WDM系统中获得广泛的应用，但在应用中需要解决以下问题：在级连EDM的WDM系统中，放大的自发辐射(ASE)噪声会逐渐积累，OSNR(光信噪比)会下降。因此，根据目标距离选用性能好的EDM，并使其工作在最佳的状态和最佳的级连方式，以保证OSNR在国标要求的22dB以上。在级连EDFA的WDM系统中，由于EDFA的增益不平坦及WDM器件和光纤对不同信道的损耗不同，造成自滤波效应，使复用信道之间的功率不均衡。因此，增益均衡技术常常是需要的。为防止由于复用信道数变化引起EDFA的增益变化，用电的或光的反馈技术进行EDFA的增益控制是需要的。常规的EDFA的增益平坦的范围为1540～1560nm，通常称为C波段，为了增加复用路数，人们已开始开发L波段(1570～1600m左右)和3波段(1520～1540nm左右)的光放大器，人们发现，饵氟共掺或饵筛共掺的光放大器的带宽可以达到75m，与此同时，喇曼光放大器也成为热门研究课题，如Pirelli公司的128波道系统就是安排在三个波段的。由于EDFA输出高功率，为安全起见，当光纤断裂时，保护系统应能提供自动功率切断(APSD)和重启动功能。
(2)非线性光学效应的抑制
非线性光学效应是光场和物质相互作用时发生的一些现象，在强电场的情况下，非线性极化是导致非线性光学效应的原因。对WDM系统影响较大的非线性光学效应有受激喇曼散射(SRS)、自相位调制(SPM)和四波混频(FWM)。受激喇曼散射限制了光纤中传输的最大功率(国标规定不论复用路数是多少，功率放大器的最大输出功率为干17dBm)，并引起彼分复用系统中的串扰。SPM导致频谱展宽，这也是一种频率啁啾，但这种啁啾与GVD(群速度色散)之间的互作用可能引起一些新的特点。在一定的条件下，SPM可能和光纤的群速度色散相抵消。WDM系统中通道代价有时出现负值，就是SPM作用的结果。FWM是起源于折射率的光致调制的参量过程，需要满足相位匹配条件。FWM引起WDM系统中复用信道之间的串扰，严重影响传输质量，光纤的色散越小，复用信道间隔越小，越容易满足相位匹配条件，这种串扰越严重。为了抑制四波混频，色散位移光纤(G.653)失去了它的魅力，非零色散位移(G.655)光纤应运而生。
(3)色散的补偿和管理
色散包括色度色散和偏振模式色散;对于高速率，长距离WDM系统，由于EDM没有3R功能，色散成为限制传输性能的重要因素，为了保证长距离传输后信号的质量，常采用色散补偿技术或色散管理技术。WDM常用啁啾光纤光栅或色散补偿光纤来补偿光纤的色散。啁啾光纤光栅是一种不等间距的光纤光栅，通过使不同的光频分量在光栅中的传输时延不同来补偿光纤的色散，具有体积小、补偿效率高的优点。据报导，使用2cm长度这种光栅就可以补偿50km常规光纤所造成的色散，其缺点是补偿带宽较窄。色散补偿光纤也称为负色散光纤，其基本原理是通过对光纤的芯径及折射率分布的设计，利用光纤的波导色散效应，使其零色散波长大于1.55μm，即在1.55μm波长处产生较大的负色散，这样当常规光纤和色散补偿光纤级联使用时，两者将会互相抵消。前面提到的NEC的3.2Tbit系统、1500km的传输实验就是采用负色散光纤来补偿色散的。在采用非零色散位移光纤(NZ-DSF)的WDM系统中，可以采用色散管理技术。G.655光纤在1.55μm处有非零、但很小的色散(1～6ps/(nm·km)，而且这种光纤可以是正色散，也可以是负色散，若在不同的中继段上采用色散类型不同的光纤，使总的色散为零，则可以在很长距离上消除色散的积累。同时，由于色散不为零，四波混频效率又较低，有利于抑制非线性效应的影响。由于光纤的色散，非线性光学效应等因素导致经光通道传输之后的信号波形失真，引起的接收机灵敏度的下降值，称为光通道代价。对于低色散系统，最大通道代价定义为1dB，对高色散系统，2dB是允许的。为了避免工作系统的很高的功率代价，WDM系统的通道代价并不与目标传输距离成正比。
