光学相干层析成像技术(Optical Coherence Tomography,OCT)是一项近二十年来发展的新型光学成像技术,它具有高分辨、高速度、非接触式检测、深度穿透等优点,在临床、工业检测和科学研究方面都具有广阔的发展前景。通过分析谱域OCT干涉光谱的复频域相位信息,能够实现纳米级别的高精度相位成像,但其测量范围受到相位卷绕的限制。本论文提出了一种高精度、大动态量程的相位成像方法,解决了相位成像中的相位卷绕问题,能在实现大范围成像的同时实现纳米级的分辨率。本论文的主要研究内容总结如下:首先,探讨了OCT的成像原理以及性能参数,在此基础上搭建了一套模块化多功能OCT成像系统,并详细介绍了其硬件系统参数、工作原理、控制流程以及光谱仪调校等。通过一系列实验对系统的横向分辨率、轴向灵敏度和轴向成像范围等参数进行了验证;其次,在谱域OCT成像技术的基础上结合相位成像技术,提出了一种新型的计算绝对相位方法。该方法在谱域执行相位卷绕判断,通过计算采集光谱和一系列光程递增的模拟光谱之间的相位偏移来补偿未知卷绕周期。该方法能同时实现亚毫米级大量程和全量程内的纳米级高精度;最后,通过测量PZT位移台和光学平晶表面验证了系统精确度和算法可行性与稳定性;然后对标准样件的表面轮廓测量和对生物细胞的定量成像实验,说明该技术在材料表面微观检测、生物组织成像等领域的实用性和可靠性;并对六名志愿者的在体角膜厚度进行高精度检测,展示了本论文提出算法在临床诊断方面的研究价值和应用前景。