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光学相干层析成像(Optical coherence tomography, OCT)技术是一种高分辨率、无损伤、非侵入式的光学成像技术。该技术不仅能够对生物组织内部结构和生理功能进行在体成像,也可以应用于工业无损检测领域。然而传统的OCT系统成像深度一般只有几个毫米,无法满足工业领域大成像深度的需求。因而,本论文设计搭建了测量深度大于30 mm的环腔扫频OCT系统(recirculation loops swept source OCT),具体的研究工作包括：1、首先对扫频OCT技术的理论进行研究,搭建了由扫频光源SL1310V1、主体干涉仪构建而成的中心波长为1297.2 nm,10 dB带宽为122.4 nm的三维快速成像扫频OCT系统,并且编写了利用GPU加速的扫频OCT实时2D成像系统软件。所搭建的扫频OCT系统的轴向扫描速率由原来的20 kHz提高到了100 kHz。系统轴向分辨率16μm,横向分辨率8.7μm,扫频光源输出的K时钟信号所能支持的最大成像深度约为12 mm,能够对分辨率测试靶1951USAF和手指进行三维扫描快速成像。2、现代光学系统的光学镜头一般由多个透镜组合而成,因而在光学系统的安装调试中,其内部各个透镜之间的间距是决定光学系统性能的关键指标,是影响光学系统成像质量的重要指标因素。本论文以传统的扫频OCT技术为基础,提出了分别在样品臂和参考臂中安置光循环腔的大量程环腔扫频OCT系统,并且结合该系统提出了适合于间距测量的相位比较算法。相较于传统的扫频OCT系统,该系统能够实现大于30 mm的间距测量深度,并且结合相位比较算法能够实现有效量程范围内测量重复性小于1μm的间距测量。3、改进现有应用于大量程间距测量的环腔扫频OCT系统,通过把样品的测量放置于样品臂的环腔中,从而能够实现对镀有光学薄膜样品的同一横向位置处薄膜位相的累积放大测量。对在硅基片上镀有聚己内酯(poly (s-caprolactone),PCL)薄膜的样品进行测量的结果表明,该方法能够提高光学薄膜厚度测量的灵敏度,并且基于改进的非线性相位拟合模型,能够实现光学薄膜厚度的精确测量。