直接探测（Direct Detection），又称为非相干探测，是一种只对光信号强度进行响应的检测方法。 直接探测的探测原理如下图所示，包括光电探测器、前置放大器和信号处理电路三个部分。 首先，光电探测器通过响应光强的变化，转换为光电流。 为了提高探测系统的灵敏度，电信号还要经过前置放大器放大，但同时会引入电路噪声。 最后再经过信号处理器处理，便可获得有用的信号。

图1. 直接探测原理示意图

基于强度探测的直接探测技术具有装置简单、成本低、体积小等优点，被广泛应用于各类中短距离光传输系统。 同时，由于其光源可以是相干光和非相干光，因此直接探测适用于多种光信号的测量， 包括光强度测量、光辐射测量和线性光谱测量等。 LBTEK的光功率计、能量计、偏振分析仪等均属于直接探测装置。

相干探测（ Coherent Detection ）是一种基于相干光的特性、利用光的干涉效应来测量光信号的探测技术。 信号光与参考光在满足波前匹配条件下，在光电探测器上进行光学混频，探测器输出两光波差频信号，该信号包含信号光的振幅、频率和相位等特征。

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信号光与参考光可以表示为：

信号光与参考光干涉后，作用在光电探测器上输出的光电流为：

                 

其中，  时是零差探测，  时是外差探测，这是相干探测的两种探测方式。 零差探测的灵敏度高，但控制处理比较复杂。 外差探测的信号处理比较简单，但平均信号光功率会比零差探测低。

通过以上公式可知，相干探测技术可以提取光波包括振幅、相位、频率的全部信息。 此外，中频电流和本机振荡信号光与参考光的振幅成正比。 因此，即使是信号光比较微弱（  较小），也可以通过增大参考光的光功率（  增大）来提高探测效率。

相干探测具有探测能力强、转换增益高，信噪比高、滤波性好、稳定性和可靠性高等特点，适用于需要高度精确测量的场景，比如光学干涉仪、光学相干成像等高精度测量领域。 但相干探测的装置复杂，对光源的相干性要求较高。 LBTEK的平衡光电探测就属于相干探测装置，除此之外OCT系统也是运用的相干探测技术。