谱域光学相干层析技术(Spectral Domain Optical Coherence Tomography,SDOCT)是新近发展起来的一种高分辨率光学断层成像技术,凭借其灵敏度高,成像速度快等优势,在眼科成像,功能性成像等领域具有广阔的应用前景。但是目前仍然存在系统纵向分辨率随着深度的加深而变差、横向分辨率与焦深之间的矛盾关系和样品运动导致图像失真等一些问题限制着SDOCT的应用。本文围绕这些问题开展研究,主要内容包括:1.设计和搭建了一套840 nm波段的三维全深度SDOCT系统,该系统的理论纵向分辨率为6.2 μm,横向分辨率为2.1 μm,成像深度为4.2 mm。通过实验测得的该系统的纵向分辨率为6.7 μm,横向分辨率为2.5 μm,成像深度为4.4 mm,灵敏度为105 dB,各项参数与理论值相接近,最后利用该系统对生物组织实现了二维和三维成像,验证了该系统的成像性能。2.为了解决SDOCT系统中纵向分辨率随深度下降的问题,提出了一种基于观察矩阵的算法。该算法通过表征SDOCT系统本身参数的矩阵来实现对样品内部结构的重建。相对于其它方法,该方法不需要昂贵的标准光源进行波长标定,也不需要对干涉光谱信号进行重采样来实现干涉光谱在波数域的均匀采样。由于该方法不需要考虑波长标定的准确性问题,相对于重采样方法具有更高的纵向分辨率。实验结果表明,当成像深度为1 mm时,使用观察矩阵重建的图像的点扩散函数的半高全宽约为9μm,直接进行傅里叶变换重构的图像的点扩散函数的半高全宽约为130 μm,纵向分辨率提高了一个数量级,即使是重采样后的点扩散函数的半高全宽约为38 μm,依然是观察矩阵重构图像的4倍。3.为了解决系统横向分辨率随深度下降的问题,提出和搭建了基于菲涅尔透镜的SDOCT系统。该系统利用菲涅尔透镜的多焦点特性增加了系统的焦深,使得该系统能够沿深度方向在将近2 mm的范围内保持～6.2μm的横向分辨率不变,相比于用相同焦距物镜的SDOCT系统的焦深大了一个数量级。4.为了解决SDOCT系统中由于样品运动导致重建图像质量下降、结构失真的问题,提出了一种运动补偿算法。利用相临两次A-scan信号中样品本身结构在深度上的变化来实现相邻两次A-scan间样品运动量的探测,通过所获得的运动量沿横向扫描方向求和转化成相对于起点的运动量变化,通过像素平移的方法实现对运动量的补偿,提高SDOCT系统的图像质量。5.为了解决利用OCT系统对食道进行内窥成像的问题,搭建了一套1310 nm针对食道成像的内窥式扫频光源(Swept Source)OCT系统:该系统所用的光源是中心波长为1310 nm,带宽为107 nm的扫频光源,通过对光纤与自聚焦透镜间距离的分析,自聚焦透镜节距的分析,得到了系统的理论纵向分辨率为7.1μm,横向分辨率为17μm,成像深度为7mm(空气中),通过实验测得了该内窥式SSOCT系统的纵向分辨率为～9 μm,横向分辨率为～19.5μm,成像深度为6 mm(空气中),各项参数均与理论值相接近,最后利用该系统对猪食道进行离体成像,验证了该内窥式SSOCT系统的成像特性。