一种大探测深度的频域光学相干层析成像装置，包括一低相干光源，在该低相干光源的照明方向上顺次放置准直透镜和迈克尔逊干涉仪，该迈克尔逊干涉仪包括分光器、样品臂和参考臂，参考臂包括参考臂物镜和参考反射镜，样品臂包括反射镜、样品臂物镜、待测样品和一个置放该待测样品的三维精密平移台；该迈克尔逊干涉仪的输出端连接一光谱仪，该光谱仪由组合衍射光栅、环面聚焦镜和光谱探测阵列组成，该光谱探测阵列通过多路图像采集与模数转换卡与计算机相连。本实用新型通过组合衍射光栅进行光谱折叠，增加了光谱探测的有效探测像素数N，提高了光学相干层析成像系统的探测深度和层析图的信噪比。