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作为一类新型的生物医学光学成像技术，光学相干层析成像（Optical coherence tomography， OCT）技术具有高灵敏度、非侵入、无辐射等优点，在生物医学等领域具有广阔的应用前景。随着科技的进步，谱域OCT（Spectral domain OCT，SDOCT）作为第二代OCT技术得到迅速发展，该技术因其具有高成像速度和灵敏度可以实现对样品进行三维实时成像。 本文首先阐述SDOCT技术的基本原理，设计并搭建3D SDOCT系统，着重分析扫描驱动信号和数据采集信号的同步设计，应用该系统获取样品不同深度的横向XY面图像。接着讨论了SDOCT成像系统的重要性能指标。 其次，提出空间频域复用方法，以扩展 SDOCT系统成像深度。该方法实现同时对样品不同深度区域进行成像且不需要昂贵的声光或电光调制装置。详细讲述该方法的工作原理，测试系统的灵敏度曲线，对样品进行成像。并与传统的全量程 SDOCT成像方法对比，证明该方法有效扩展了SDOCT系统的成像深度。 接着研究总结各小组提出的解决OCT系统横向分辨率和聚焦深度这一矛盾问题的方法。重点介绍一种数字式重聚焦方法，在搭建好的3D SDOCT系统基础上，设计该方法的实验方案。 最后，研究谱域相位显微技术（Spectral Domain Phase Microscopy，SDPM）测得的细胞样品位移量会产生相位包裹的问题。分析各研究小组提出的解决该问题的方法，在此基础上对传统的解包裹方法进行改进，提出一种空间域和光谱域相结合的解包裹方法。设计并搭建SDPM系统，测量系统的灵敏度曲线，并应用该方法对盖玻片进行成像，得到解包裹后的盖玻片表面图像，证明该方法的有效性。