本发明公开了一种激光制造过程加工场实时面阵式深度成像装置，包括：相干光光源、主分光器、光谱仪、参考臂和测量臂；在参考臂和测量臂中通过设计多芯光纤探头起到了投影以及采集的作用，具体而言，多芯光纤探头的端面由矩阵式排列的纤芯组成，而面阵纤芯里的每一个纤芯均会投射出一束探针光，构成多束平行探针光束阵列，投射到被测区域处形成散射，散射光经过同样的光路回到对应的多芯光纤端面处被同步捕获，形成面阵式干涉；最后通过高频光谱仪捕获该面阵干涉图像并对其进行后处理，可实现被测区域的高频高精度同步成像。