光学相干层析成像(Optical Coherence Tomography, OCT)是一门新兴的成像技术,能够对包括生物组织在内的强散射介质进行深度成像。其核心部件是宽带光源照明的Michelson干涉仪。OCT以其高分辨率、无创、非接触测量等优点,吸引了越来越多的关注。传统的OCT技术为时域OCT,其特点是需要参考臂的深度扫描,对应样品的不同深度。深度扫描限制了时域OCT的采集速度,影响了其更广泛的应用,如活体在体测量。近年来,一种新型的工作于频域的OCT技术正悄然兴起――光谱OCT。光谱OCT继承了时域OCT的所有优点,并实现了深度信息的并行采集,从而极大的提高了采集速度。因此,光谱OCT正逐步取代传统的时域OCT成为研究的热点。本文首先介绍了OCT的经典理论,以此为基础对光谱OCT的成像原理进行了系统的阐述。光谱OCT使用光谱仪采集样品光与参考光的干涉光谱,对干涉光谱作傅立叶变换就能得到深度方向的信息,无须深度扫描。但是,傅立叶变换结果中既包含我们需要的信号项又包含各种噪声项。研究了能够消除光谱OCT固有噪声项的相位移动方法,提出了自由三相位法消除所有噪声项,实现全量程OCT。提出了双通道采集双相位光谱技术以提高相位移动方法的采集速度。研制了快速高分辨率光谱OCT系统,介绍了系统的基本构造。光谱OCT的检测元件是线阵CCD相机,CCD的各象素感光度不均一会引入模式噪声。提出了B扫描相干光谱平均法消除了图像中的模式噪声。光谱OCT样品臂和参考臂色散的不匹配会导致系统分辨率的降低,提出了光谱坐标校正法消除色散对分辨的影响。对系统的信噪比进行了评估,测量了系统不同深度处信噪比。介绍了光谱OCT相位相关流速测量技术,对影响系统灵敏度的相位稳定性进行了测量。样品臂的横向扫描和样品的运动都会引入相位噪声,从而影响测量结果的准确性。提出了往返程扫描法消除横向扫描引入的相位噪声。针对老鼠头部结构特点,提出了容积移动相位噪声消除法。搭建了三套光谱OCT系统,其区别在于光源的中心波长,即766nm、840nm和1300nm。使用不同中心波长的光谱OCT系统,对早期鸡胚心脏血液流出道的血流进行了在体监测,实验表明中心波长1300nm的系统更适于该应用。