光学相干层析成像（OCT）作为一种近红外层析成像技术由于其在空间分辨率、灵敏度、造价及系统集成上的优势目前已商用于眼底、胃肠道、心血管及皮肤等疾病的诊断中。对疾病的诊断是基于OCT对生物组织结构形貌的成像。除了可以对组织结构成像,基于相位分辨的OCT测量方法可以获得亚纳米量级的位移分辨率,因此OCT也被用于获取生物组织位移、流速及振动等功能信息。本论文发展了基于相位分辨OCT的多模态系统用于解决在生物分子免疫检测及听力功能研究等生命科学领域的问题。具体内容如下:1.首先搭建了基于共路式结构的相位型OCT,实验测量到的位移分辨率为37.5pm。该位移分辨率远高于单层蛋白分子结合引起的纳米级的厚度变化量,因此将该系统用于蛋白质分子的实时检测及蛋白质分子间相互作用力的研究。蛋白分子免疫检测实验展示了系统在非标记生物分子免疫检测中的潜力,同时也印证了相位型OCT高的分辨率。2.发展了基于相位分辨和荧光显微的双模式系统用于同时检测多种分析物的方法。该方法中选择不同厚度的玻璃微片和量子点的荧光强度编码分析物的种类及定量分析物的浓度,搭建的基于相位分辨OCT和荧光显微的双模式系统用于解码信号,进而给出分析物种类和对应种类的浓度信息。选择两种不同编码信号的编码方法避免了采用荧光信号同时编码分析物种类及数量造成的信号干扰及混叠问题,进而提高系统的检测灵敏度。利用玻璃微片厚度作为编码信号,玻璃微片厚度的稳定性可以保证编码的准确性。同时,基于频域相位OCT的解码系统可以保证亚微米量级的厚度分辨率及毫米量级的解码范围,从而提供更多的编码数量。3.发展了结合时域OCT和谱域OCT的双模式系统用于生物组织原位振动测量的研究。该双模式系统中,谱域OCT模块用于成像生物组织形貌以及导引测量位点的确定,时域OCT模块用于原位振动测量,这就避免了谱域OCT在高频振动测量上的不利及时域OCT成像速度慢的不足。随后利用该系统测量了豚鼠中耳鼓膜及听小骨在声音刺激下的振动,进而用于研究听力传导功能。