在光通信与光信息处理领域，随着对信号检测精度和灵敏度要求的不断提升，传统检测手段渐显局限。光信号外差检测与零差检测作为相干检测的重要分支，凭借独特的原理架构脱颖而出。外差检测基于信号光与本地振荡光的频率差产生中频信号，有效降低处理难度并提升接收机灵敏度，在长距通信与深空探测等方面意义非凡。零差检测则依靠精确的频率匹配直接获取基带信号，于量子光学与高精度光学系统中占据关键地位。二者虽各有特性与挑战，但均为推动光信号检测技术迈向更高层级的核心力量，下面我们将深入探究其原理及性能。
首先我们来思考一下在接收机中，利用一个 2×2 耦合器将来自某个远处的光信号与一束高强度的本地振荡激光器产生的光进行合束。由于相互干涉的振幅，在单模光纤中传输的光功率可表示为：
其中，
和
表示本地振荡器（本振）和信号的偏振态，
和
表示本地振荡器（本振）和信号的功率，
和
是空间振幅分布，而
表示两个光源之间的相位差。
外差效率
由场的空间重叠以及偏振分量的内积所决定：
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（源于外差无线电术语）。如果中频为零，这种检测过程就被称为零差检测；如果选择微波或无线电载频用于检测后的处理，该检测过程则被称为外差检测。
