本发明属于高速光通信技术领域，公开了一种光信号频谱合成方法及系统。本发明通过发送端将若干路调制信号调制到若干路的光本振信号上，得到若干路待合成信号，调制信号、光本振信号和待合成信号的数量相同，调制信号、光本振信号和待合成信号之间的关系为一一对应关系；发送端将若干路待合成信号进行合成，得到合成信号，所述合成信号通过光纤传输至接收端；接收端根据预设解调策略对所述合成信号中恢复出所述调制信号，避免使高速系统的信道扩容，过度依赖高速DAC和高速ADC，从而避免信道容量受到带宽限制，简单、灵活的实现低波特率到高波特率的合成及检测。