光学相干层析成像技术(Optical Coherence Tomography,OCT)是一种新颖的生物医学检测技术,由于其无创、高分辨率、可实时成像等优点,经常用于生物医学和工业领域。随着OCT技术的发展,已将其用于测量生物样品的内部结构,通过测量反向散射光对生物组织内部微结构进行二维或三维成像,并且可以实现在体生物组织的实时成像。OCT的最常见应用是眼科,基于OCT高分辨率、无创的成像特性,可以实现对视网膜的细微结构的观测。此外,OCT还可以用于光学薄膜的检测,通过光谱仪采集得到不同波长处的干涉信号,分析干涉频谱可以得到薄膜的结构信息,进一步可获取薄膜的厚度、折射率等特性。本文的主要内容包括两个方面:优化对谱域光学相干层析成像系统(Spectral Domain OCT,SD-OCT)采集的干涉信号的数据处理过程;基于SD-OCT的检测技术,同时测量薄膜的厚度/折射率。数据处理方面:(1)对比了三种波长标定技术的优缺点,结果分析表明基于干涉信号相位的标定法灵敏度最高,为2.336d B/mm。(2)分析了波数非线性对相干函数半高宽的影响,通过三次样条插值和补零插值对信号进行重采样之后,系统在可探测深度范围内保持了良好的轴向分辨率,并改善了系统的灵敏度和信噪比。(3)研究了两种曲线高斯拟合方法,提出采用高斯频谱整形结合频谱加窗的方法,对系统的旁瓣抑制高达8.89d B,信噪比可达33.32d B,计算出此时的系统轴向分辨率为6.7058μm。最后使用该系统对红外卡、手指皮肤等进行成像实验,结果表明使用优化的算法之后,系统的图像质量得到有效改善。检测方面采用了两种方法同时测量膜厚及折射率:(1)光程差法,针对单层膜系,实验步骤简单,计算量少,成本低廉,该方法对样品中的群速度色散不敏感,测量精度取决于系统的分辨率。(2)菲涅耳系数法,直接利用OCT系统采集到的干涉信号而不进行傅里叶变换,这种方法对光源的稳定性要求高,适用于弱散射介质的测量,可以扩展到N层膜系统,因其忽略了膜层内部的多次散射,精度仍有待提高。