光学相干层析(Optical Coherence Tomography,OCT)是一种利用生物组织散射光相干原理成像的高分辨断层成像手段。该技术因其无损伤、微米分辨率、高速等特点,在生物、医学、材料、物证等许多研究领域具有重要意义和应用价值。内窥OCT成像技术,是通过内窥探头把信号光导入人体进行成像,它在临床有着非常重要的应用。但是,内窥OCT目前仍存在着一些挑战,其成像质量亦需要进一步提高。一方面探头容易受偏振和色散不匹配的影响,使得图像不稳定和质量下降;另一方面,快速OCT成像虽然可以得到三维立体数据,但是在尺寸很小的探头上,尚缺少精准的同步控制方法,致使实际图像显示不稳定。针对色散和偏振不匹配的问题,本论文一方面设计了基于反射式光谱仪的SD-OCT系统,使得光学探测系统可以减小色散对成像的影响,并有望应用于基于宽带光源照明的OCT成像,以获得高分辨的图像。另一方面,本论文对参考臂和样品臂的光学系统进行了优化,设计了一款共路光学内窥探头,该共路探头可让参考光和样品光大部分路径保持相同,因而图像对于路径的偏振和色散变化不敏感,其稳定性和质量都可得到提高。针对OCT成像精准的同步控制方法问题,本论文从光学和电学两个方面设计了同步触发方案。在光学方面,针对于内窥探头的返回光与成像处理器件的电信号不同步的问题,我们设计的方案之一是通过光纤耦合器,提取样品臂的部分返回光作为同步光信号,通过光电转换和同步触发电路,获得用于同步校准处理的电信号,计算机基于该信号可绘制出稳定的三维图像。另外一个方案,则是利用引入一束偏振光,通过探头末端的偏振反射镜,在内窥探头旋转时,产生周期变化的反馈光信号,从而获得同步信号。我们已对该特殊探头的结构进行了设计。另外,在电学方面,针对超高速OCT系统的信号不同步的问题,本论文设计了提供起点和终点信息的信号触发校准同步方案,帮助该系统更稳定运行。总之,本论文优化了内窥OCT的光学系统,有效地克服了成像受色散和偏振的影响,有利于获得高质量的OCT图像。同时,进一步为实现OCT三维成像提出光学及电学同步方案,大大提高了图像显示稳定性。上述的性能的提高,对于推进内窥OCT成像技术在临床医学诊断中的应用,将具有重要的意义。