本发明公开了一种相干PON系统的上行突发处理方法：射频检测：针对上行突发接收，分析上行相干光信号的光波长和强度的不一致性；频偏和增益管理：通过对上行射频通道的突发控制与管理，在不产生冲突的情况下实现OLT下挂的所有上线ONU光源的频偏和增益管理；以及频偏和增益补偿：在每一个上行帧期间，针对各突发信号进行相干检测频偏和增益补偿。本发明可实现更高速率以及系统功率预算；本发明提供了一种物理管理通道，实现高效实时的系统性能维护以及参数配置；本发明解决了相干上行突发处理的难题，特别是针对光波长和强度不一致的问题，该问题导致了OLT难以快速、精准的恢复突发信号。本发明还提供了相应的相干发送接收装置和相干PON系统。