Технологией, позволяющей многократно (более чем в 100 раз) повысить емкость ВОЛС при использовании существующего активного оборудования, является технология спектрального разделения каналов передачи. Эта технология в зарубежной литературе получила название wavelength division multiplexing (WDM). В отечественной литературе более 20 лет применяется термин спектральное уплотнение (СУ). Используются также термины оптическое мультиплексирование с разделением по длинам волн, волновое или спектральное мультиплексирование. В руководящем документе отрасли связи (РД 45.286-2002) используется термин волоконно-оптические системы передачи со спектральным разделением (ВОСП-СР).
Сущность метода WDM заключается в одновременной передаче по одному ОВ нескольких независимых спектрально разнесенных оптических несущих, каждая из которых модулируется многоканальным сигналом, сформированным соответствующим каналообразующим оборудованием. Каждая компонента с определенной длиной волны представляет собой отдельный оптический канал передачи информации со своим передатчиком и приемником. Добавление нового канала в линию связи сводится к введению новой компоненты светового пучка на незанятой длине волны и никак не затрагивает работу уже существующих каналов передачи сигналов. Для передачи информации по разным каналам могут использоваться аналоговые и цифровые сигналы, различные протоколы и скорости передачи. Такая возможность объединения, передачи по волокну и последующего разделения каналов с разными длинами волн несущей основана на принципе суперпозиции (независимости) волн в линейной оптике. Нелинейное взаимодействие волн может привести к появлению нежелательных перекрестных помех, и поэтому требуется принимать меры по ослаблению нелинейных эффектов в WDM-системах связи.