Abstract

An all-solid-state Kerr-lens mode-locked Cr:forsterite laser operating at 1.28 μm is demonstrated as a shortcoherence-length, high-average-power source for optical coherence tomographic (OCT) imaging. We achieve ultrahigh resolution by spectrally broadening the laser pulses, using self-phase modulation in a dispersion-shifted single-mode fiber. OCT imaging with a resolution of 6 μm and a dynamic range of 115 dB is achieved.

© 1996 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
    [CrossRef] [PubMed]
  2. M. R. Hee, J. A. Izatt, E. A. Swanson, D. Huang, C. P. Lin, J. S. Schuman, C. A. Puliafito, J. G. Fujimoto, Arch. Ophthalmol. 113, 325 (1995).
    [CrossRef] [PubMed]
  3. G. J. Tearney, M. E. Bresensky, M. R. Hee, B. Bouma, J. A. Izatt, E. A. Swanson, J. G. Fujimoto, in Conference on Lasers and Electro-Optics, Vol. 15 of 1995 OSA Technical Digest Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 1995), paper CThN3.
  4. J. M. Schmitt, A. Knuttel, R. F. Bonner, Appl. Opt. 32, 6032 (1993).
    [CrossRef] [PubMed]
  5. K. Takada, I. Yokohama, K. Chida, J. Noda, Appl. Opt. 26, 1603 (1987).
    [CrossRef] [PubMed]
  6. H.-H. Liu, P.-H. Cheng, J. Wang, Opt. Lett. 18, 678 (1993).
    [CrossRef] [PubMed]
  7. X. Clilvaz, F. Marquis-Weible, R.-P. Salathe, Proc. SPIE 2083, 19 (1994).
  8. B. Bouma, G. J. Tearney, S. A. Boppart, M. R. Hee, M. E. Bresinsky, J. G. Fujimoto, Opt. Lett. 20, 1486 (1995).
    [CrossRef] [PubMed]
  9. J. M. Schmitt, A. Knuttel, M. Yadlowsky, M. A. Eckhaus, Phys. Med. Biol. 39, 1705 (1994).
    [CrossRef] [PubMed]
  10. R. R. Anderson, J. A. Parrish, J. Invest. Dermatol. 77, 13 (1981).
    [CrossRef] [PubMed]
  11. V. Petricevic, S. K. Gayen, R. R. Alfano, Appl. Phys. Lett. 53, 2590 (1988).
    [CrossRef]
  12. V. Yanovsky, Y. Pang, F. Wise, B. I. Minkov, Opt. Lett. 18, 1541 (1993).
    [CrossRef] [PubMed]
  13. J. D. Kafka, M. L. Watts, J.-W. J. Pieterse, IEEE J. Quantum Electron. 28, 2151 (1992).
    [CrossRef]
  14. G. L. Abbas, V. W. S. Chan, T. K. Yee, Opt. Lett. 8, 419 (1983).
    [CrossRef] [PubMed]
  15. A. M. Levine, E. Ozizmir, R. Trebino, C. C. Hayden, A. M. Johnson, K. L. Tokuda, J. Opt. Soc. Am. B 11, 1609 (1994).
    [CrossRef]
  16. V. P. Yanovsky, F. W. Wise, Opt. Lett. 19, 1547 (1994).
    [CrossRef] [PubMed]

1995

M. R. Hee, J. A. Izatt, E. A. Swanson, D. Huang, C. P. Lin, J. S. Schuman, C. A. Puliafito, J. G. Fujimoto, Arch. Ophthalmol. 113, 325 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

B. Bouma, G. J. Tearney, S. A. Boppart, M. R. Hee, M. E. Bresinsky, J. G. Fujimoto, Opt. Lett. 20, 1486 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

1994

J. M. Schmitt, A. Knuttel, M. Yadlowsky, M. A. Eckhaus, Phys. Med. Biol. 39, 1705 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

X. Clilvaz, F. Marquis-Weible, R.-P. Salathe, Proc. SPIE 2083, 19 (1994).

A. M. Levine, E. Ozizmir, R. Trebino, C. C. Hayden, A. M. Johnson, K. L. Tokuda, J. Opt. Soc. Am. B 11, 1609 (1994).
[CrossRef]

V. P. Yanovsky, F. W. Wise, Opt. Lett. 19, 1547 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

1993

1992

J. D. Kafka, M. L. Watts, J.-W. J. Pieterse, IEEE J. Quantum Electron. 28, 2151 (1992).
[CrossRef]

1991

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

1988

V. Petricevic, S. K. Gayen, R. R. Alfano, Appl. Phys. Lett. 53, 2590 (1988).
[CrossRef]

1987

1983

1981

R. R. Anderson, J. A. Parrish, J. Invest. Dermatol. 77, 13 (1981).
[CrossRef] [PubMed]

Abbas, G. L.

Alfano, R. R.

V. Petricevic, S. K. Gayen, R. R. Alfano, Appl. Phys. Lett. 53, 2590 (1988).
[CrossRef]

Anderson, R. R.

R. R. Anderson, J. A. Parrish, J. Invest. Dermatol. 77, 13 (1981).
[CrossRef] [PubMed]

Bonner, R. F.

Boppart, S. A.

Bouma, B.

B. Bouma, G. J. Tearney, S. A. Boppart, M. R. Hee, M. E. Bresinsky, J. G. Fujimoto, Opt. Lett. 20, 1486 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

G. J. Tearney, M. E. Bresensky, M. R. Hee, B. Bouma, J. A. Izatt, E. A. Swanson, J. G. Fujimoto, in Conference on Lasers and Electro-Optics, Vol. 15 of 1995 OSA Technical Digest Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 1995), paper CThN3.

Bresensky, M. E.

G. J. Tearney, M. E. Bresensky, M. R. Hee, B. Bouma, J. A. Izatt, E. A. Swanson, J. G. Fujimoto, in Conference on Lasers and Electro-Optics, Vol. 15 of 1995 OSA Technical Digest Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 1995), paper CThN3.

Bresinsky, M. E.

Chan, V. W. S.

Chang, W.

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Cheng, P.-H.

Chida, K.

Clilvaz, X.

X. Clilvaz, F. Marquis-Weible, R.-P. Salathe, Proc. SPIE 2083, 19 (1994).

Eckhaus, M. A.

J. M. Schmitt, A. Knuttel, M. Yadlowsky, M. A. Eckhaus, Phys. Med. Biol. 39, 1705 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

Flotte, T.

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Fujimoto, J. G.

M. R. Hee, J. A. Izatt, E. A. Swanson, D. Huang, C. P. Lin, J. S. Schuman, C. A. Puliafito, J. G. Fujimoto, Arch. Ophthalmol. 113, 325 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

B. Bouma, G. J. Tearney, S. A. Boppart, M. R. Hee, M. E. Bresinsky, J. G. Fujimoto, Opt. Lett. 20, 1486 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

G. J. Tearney, M. E. Bresensky, M. R. Hee, B. Bouma, J. A. Izatt, E. A. Swanson, J. G. Fujimoto, in Conference on Lasers and Electro-Optics, Vol. 15 of 1995 OSA Technical Digest Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 1995), paper CThN3.

Gayen, S. K.

V. Petricevic, S. K. Gayen, R. R. Alfano, Appl. Phys. Lett. 53, 2590 (1988).
[CrossRef]

Gregory, K.

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Hayden, C. C.

Hee, M. R.

B. Bouma, G. J. Tearney, S. A. Boppart, M. R. Hee, M. E. Bresinsky, J. G. Fujimoto, Opt. Lett. 20, 1486 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

M. R. Hee, J. A. Izatt, E. A. Swanson, D. Huang, C. P. Lin, J. S. Schuman, C. A. Puliafito, J. G. Fujimoto, Arch. Ophthalmol. 113, 325 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

G. J. Tearney, M. E. Bresensky, M. R. Hee, B. Bouma, J. A. Izatt, E. A. Swanson, J. G. Fujimoto, in Conference on Lasers and Electro-Optics, Vol. 15 of 1995 OSA Technical Digest Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 1995), paper CThN3.

Huang, D.

M. R. Hee, J. A. Izatt, E. A. Swanson, D. Huang, C. P. Lin, J. S. Schuman, C. A. Puliafito, J. G. Fujimoto, Arch. Ophthalmol. 113, 325 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Izatt, J. A.

M. R. Hee, J. A. Izatt, E. A. Swanson, D. Huang, C. P. Lin, J. S. Schuman, C. A. Puliafito, J. G. Fujimoto, Arch. Ophthalmol. 113, 325 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

G. J. Tearney, M. E. Bresensky, M. R. Hee, B. Bouma, J. A. Izatt, E. A. Swanson, J. G. Fujimoto, in Conference on Lasers and Electro-Optics, Vol. 15 of 1995 OSA Technical Digest Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 1995), paper CThN3.

Johnson, A. M.

Kafka, J. D.

J. D. Kafka, M. L. Watts, J.-W. J. Pieterse, IEEE J. Quantum Electron. 28, 2151 (1992).
[CrossRef]

Knuttel, A.

J. M. Schmitt, A. Knuttel, M. Yadlowsky, M. A. Eckhaus, Phys. Med. Biol. 39, 1705 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

J. M. Schmitt, A. Knuttel, R. F. Bonner, Appl. Opt. 32, 6032 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

Levine, A. M.

Lin, C. P.

M. R. Hee, J. A. Izatt, E. A. Swanson, D. Huang, C. P. Lin, J. S. Schuman, C. A. Puliafito, J. G. Fujimoto, Arch. Ophthalmol. 113, 325 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Liu, H.-H.

Marquis-Weible, F.

X. Clilvaz, F. Marquis-Weible, R.-P. Salathe, Proc. SPIE 2083, 19 (1994).

Minkov, B. I.

Noda, J.

Ozizmir, E.

Pang, Y.

Parrish, J. A.

R. R. Anderson, J. A. Parrish, J. Invest. Dermatol. 77, 13 (1981).
[CrossRef] [PubMed]

Petricevic, V.

V. Petricevic, S. K. Gayen, R. R. Alfano, Appl. Phys. Lett. 53, 2590 (1988).
[CrossRef]

Pieterse, J.-W. J.

J. D. Kafka, M. L. Watts, J.-W. J. Pieterse, IEEE J. Quantum Electron. 28, 2151 (1992).
[CrossRef]

Puliafito, C. A.

M. R. Hee, J. A. Izatt, E. A. Swanson, D. Huang, C. P. Lin, J. S. Schuman, C. A. Puliafito, J. G. Fujimoto, Arch. Ophthalmol. 113, 325 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Salathe, R.-P.

X. Clilvaz, F. Marquis-Weible, R.-P. Salathe, Proc. SPIE 2083, 19 (1994).

Schmitt, J. M.

J. M. Schmitt, A. Knuttel, M. Yadlowsky, M. A. Eckhaus, Phys. Med. Biol. 39, 1705 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

J. M. Schmitt, A. Knuttel, R. F. Bonner, Appl. Opt. 32, 6032 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

Schuman, J. S.

M. R. Hee, J. A. Izatt, E. A. Swanson, D. Huang, C. P. Lin, J. S. Schuman, C. A. Puliafito, J. G. Fujimoto, Arch. Ophthalmol. 113, 325 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Stinson, W. G.

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Swanson, E. A.

M. R. Hee, J. A. Izatt, E. A. Swanson, D. Huang, C. P. Lin, J. S. Schuman, C. A. Puliafito, J. G. Fujimoto, Arch. Ophthalmol. 113, 325 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

G. J. Tearney, M. E. Bresensky, M. R. Hee, B. Bouma, J. A. Izatt, E. A. Swanson, J. G. Fujimoto, in Conference on Lasers and Electro-Optics, Vol. 15 of 1995 OSA Technical Digest Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 1995), paper CThN3.

Takada, K.

Tearney, G. J.

B. Bouma, G. J. Tearney, S. A. Boppart, M. R. Hee, M. E. Bresinsky, J. G. Fujimoto, Opt. Lett. 20, 1486 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

G. J. Tearney, M. E. Bresensky, M. R. Hee, B. Bouma, J. A. Izatt, E. A. Swanson, J. G. Fujimoto, in Conference on Lasers and Electro-Optics, Vol. 15 of 1995 OSA Technical Digest Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 1995), paper CThN3.

Tokuda, K. L.

Trebino, R.

Wang, J.

Watts, M. L.

J. D. Kafka, M. L. Watts, J.-W. J. Pieterse, IEEE J. Quantum Electron. 28, 2151 (1992).
[CrossRef]

Wise, F.

Wise, F. W.

Yadlowsky, M.

J. M. Schmitt, A. Knuttel, M. Yadlowsky, M. A. Eckhaus, Phys. Med. Biol. 39, 1705 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

Yanovsky, V.

Yanovsky, V. P.

Yee, T. K.

Yokohama, I.

Appl. Opt.

Appl. Phys. Lett.

V. Petricevic, S. K. Gayen, R. R. Alfano, Appl. Phys. Lett. 53, 2590 (1988).
[CrossRef]

Arch. Ophthalmol.

M. R. Hee, J. A. Izatt, E. A. Swanson, D. Huang, C. P. Lin, J. S. Schuman, C. A. Puliafito, J. G. Fujimoto, Arch. Ophthalmol. 113, 325 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

IEEE J. Quantum Electron.

J. D. Kafka, M. L. Watts, J.-W. J. Pieterse, IEEE J. Quantum Electron. 28, 2151 (1992).
[CrossRef]

J. Invest. Dermatol.

R. R. Anderson, J. A. Parrish, J. Invest. Dermatol. 77, 13 (1981).
[CrossRef] [PubMed]

J. Opt. Soc. Am. B

Opt. Lett.

Phys. Med. Biol.

J. M. Schmitt, A. Knuttel, M. Yadlowsky, M. A. Eckhaus, Phys. Med. Biol. 39, 1705 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

Proc. SPIE

X. Clilvaz, F. Marquis-Weible, R.-P. Salathe, Proc. SPIE 2083, 19 (1994).

Science

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Other

G. J. Tearney, M. E. Bresensky, M. R. Hee, B. Bouma, J. A. Izatt, E. A. Swanson, J. G. Fujimoto, in Conference on Lasers and Electro-Optics, Vol. 15 of 1995 OSA Technical Digest Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 1995), paper CThN3.

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (3)

Fig. 1
Fig. 1

Schematic representation of laser and OCT system layout. A-D, analog–digital; D1, D2, detectors.

Fig. 2
Fig. 2

(a) Spectrum output from the laser and (b) corresponding coherence envelope. (c) Light emitted after non-linear propagation in an SMF28 single-mode fiber exhibits spectral broadening and strong modulation, resulting in (d) significant coherence wings on the autocorrelation function. Propagation in dispersion-shifted fiber results in spectral broadening with (e) significantly reduced modulation and (f) reduced coherence wings.

Fig. 3
Fig. 3

OCT image of in vitro human adipose tissue acquired by use of the Cr:forsterite source. Tissue microstructure including cell membranes and intercellular spaces can be resolved.

Metrics