本发明公开了一种具有高精度的光学信号相位解调系统及解调方法。包括前端采集模块、多路锁相模块和数据解调模块，前端采集模块包括数据采集子模块和调相波子模块，多路锁相模块包括N个乘法器和N个滤波器，数据解调模块包括N个希尔伯特变换子模块、N个相位累加子模块和降采样平滑滤波子模块。本发明能够进行独立的不相关解调，最终解调结果中，光路中实相位变化成相关性，解调过程及外界引入噪声没有相关性，可以通过累加平均降噪的方法获得更高的信噪比；本发明有效提高光学信号相位解调精度，可广泛用于高精度光纤测量和光纤传感等领域。