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光学相干层析成像技术(Optical Coherence Tomography， OCT)是一种基于低相干光干涉术的非侵入高分辨层析成像技术，在活体生物组织成像、亚表面无损检测等领域具有广泛的应用前景。频域OCT相对于时域OCT技术在成像速度和灵敏度方面有较大优势，是OCT技术的发展方向。本论文针对频域OCT系统研制中的关键技术问题开展研究，建立了一套频域OCT实验系统，为频域OCT技术的深入研究和实用化奠定基础。本论文工作主要包括：
1.介绍了频域OCT技术的原理，分析了频域OCT系统的分辨率、信噪比等性能参数。在此基础上，对系统光源、干涉仪以及光谱仪的设计进行了详细地阐述。
2.针对光谱仪设计过程中遇到的光谱校准问题，提出了一种基于干涉谱迭代比较的光谱校准方法。该方法有效地提高了系统的信噪比和纵向分辨率，而且不需要使用额外的波长标定光源，降低了系统的复杂性。
3.阐述了系统的软件控制和数据处理流程，着重分析了色散和插值方法对于系统纵向分辨率和信噪比等性能参数的影响。针对高分辨率OCT系统中的色散问题，提出了基于空间滤波的深度分辨色散补偿方法。计算机仿真模拟结果表明：该方法可以对样品不同深度的色散采用不同的色散系数进行优化补偿，从而达到最佳补偿效果。
4.基于研制的频域OCT系统，对牛奶中的玻璃片、鱼眼眼前节等多组样品进行了成像实验，获得了清晰的样品断层图像。测试了纵向分辨率、横向分辨率和信噪比等系统参数。实验结果表明，系统在1.5 mm深度范围以内达到了20μm的纵向分辨率和70 dB的信噪比，横向分辨率约为20μm。
5.针对现有频域OCT系统在数据处理过程中引入插值误差，导致系统信噪比下降的问题，提出了基于Lomb周期图变换的频域OCT图像重建方法。基于该方法直接对k域非均匀采样的干涉谱变换得到空域的A-line信号，避免了插值过程，提高了系统的信噪比。