Abstract

A low-coherence reflectometer based on a conventional Michelson interferometer and a novel silicon detector chip that allows parallel heterodyne detection is presented. Cross-sectional images of 64×256 pixels covering an area of 1.92 mm×1.3 mm are acquired at video rate and with a sensitivity close to the shot-noise limit. Applications in surface profiling and thickness measurement are demonstrated.

© 2000 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. B. L. Danielson and C. D. Whittenberg, Appl. Opt. 26, 2836 (1987).
    [CrossRef] [PubMed]
  2. K. Takada, I. Yokohama, K. Chida, and J. Noda, Appl. Opt. 26, 1603 (1987).
    [CrossRef] [PubMed]
  3. R. C. Youngquist, S. Carr, and D. E. N. Davies, Opt. Lett. 12, 158 (1987).
    [CrossRef] [PubMed]
  4. 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, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
    [CrossRef] [PubMed]
  5. X. Clivaz, F. Marquis-Weible, R. P. Salathé, R. P. Novàk, and H. H. Gilgen, Opt. Lett. 17, 4 (1992).
    [CrossRef] [PubMed]
  6. F. Fercher, J. Biomed. Opt. 1, 157 (1996).
    [CrossRef] [PubMed]
  7. E. A. Swanson, D. Huang, M. R. Hee, J. G. Fujimoto, C. P. Lin, and C. A. Puliafito, Opt. Lett. 17, 151 (1992).
    [CrossRef] [PubMed]
  8. J. Ballif, R. Gianotti, P. Chavanne, R. Wälti, and R. P. Salathé, Opt. Lett. 22, 757 (1997).
    [CrossRef] [PubMed]
  9. M. R. Hee, J. A. Izatt, E. A. Swanson, D. Huang, J. S. Schuman, C. P. Lin, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Arch. Ophthalmol. 113, 325 (1995).
    [CrossRef] [PubMed]
  10. G. J. Tearney, B. E. Bouma, S. A. Boppart, B. Golubovic, E. A. Swanson, and J. G. Fujimoto, Opt. Lett. 21, 1408 (1996).
    [CrossRef] [PubMed]
  11. W. Andreasch, Ch. de Graffenried, R. Kohler, R. Clavel, T. Sidler, R. P. Salathé, R. Mueller, H. Bleuler, B. Gächter, and H. Ehbets, Proc. SPIE 2906, 162 (1996).
    [CrossRef]
  12. L. Y. Lin, S. S. Lee, K. S. J. Pister, and M. C. Wu, IEEE Photon. Technol. Lett. 6, 1445 (1994).
    [CrossRef]

1997 (1)

1996 (3)

G. J. Tearney, B. E. Bouma, S. A. Boppart, B. Golubovic, E. A. Swanson, and J. G. Fujimoto, Opt. Lett. 21, 1408 (1996).
[CrossRef] [PubMed]

F. Fercher, J. Biomed. Opt. 1, 157 (1996).
[CrossRef] [PubMed]

W. Andreasch, Ch. de Graffenried, R. Kohler, R. Clavel, T. Sidler, R. P. Salathé, R. Mueller, H. Bleuler, B. Gächter, and H. Ehbets, Proc. SPIE 2906, 162 (1996).
[CrossRef]

1995 (1)

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

1994 (1)

L. Y. Lin, S. S. Lee, K. S. J. Pister, and M. C. Wu, IEEE Photon. Technol. Lett. 6, 1445 (1994).
[CrossRef]

1992 (2)

1991 (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, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

1987 (3)

Andreasch, W.

W. Andreasch, Ch. de Graffenried, R. Kohler, R. Clavel, T. Sidler, R. P. Salathé, R. Mueller, H. Bleuler, B. Gächter, and H. Ehbets, Proc. SPIE 2906, 162 (1996).
[CrossRef]

Ballif, J.

Bleuler, H.

W. Andreasch, Ch. de Graffenried, R. Kohler, R. Clavel, T. Sidler, R. P. Salathé, R. Mueller, H. Bleuler, B. Gächter, and H. Ehbets, Proc. SPIE 2906, 162 (1996).
[CrossRef]

Boppart, S. A.

Bouma, B. E.

Carr, 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, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Chavanne, P.

Chida, K.

Clavel, R.

W. Andreasch, Ch. de Graffenried, R. Kohler, R. Clavel, T. Sidler, R. P. Salathé, R. Mueller, H. Bleuler, B. Gächter, and H. Ehbets, Proc. SPIE 2906, 162 (1996).
[CrossRef]

Clivaz, X.

Danielson, B. L.

Davies, D. E. N.

de Graffenried, Ch.

W. Andreasch, Ch. de Graffenried, R. Kohler, R. Clavel, T. Sidler, R. P. Salathé, R. Mueller, H. Bleuler, B. Gächter, and H. Ehbets, Proc. SPIE 2906, 162 (1996).
[CrossRef]

Ehbets, H.

W. Andreasch, Ch. de Graffenried, R. Kohler, R. Clavel, T. Sidler, R. P. Salathé, R. Mueller, H. Bleuler, B. Gächter, and H. Ehbets, Proc. SPIE 2906, 162 (1996).
[CrossRef]

Fercher, F.

F. Fercher, J. Biomed. Opt. 1, 157 (1996).
[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, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Fujimoto, J. G.

G. J. Tearney, B. E. Bouma, S. A. Boppart, B. Golubovic, E. A. Swanson, and J. G. Fujimoto, Opt. Lett. 21, 1408 (1996).
[CrossRef] [PubMed]

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

E. A. Swanson, D. Huang, M. R. Hee, J. G. Fujimoto, C. P. Lin, and C. A. Puliafito, Opt. Lett. 17, 151 (1992).
[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, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Gächter, B.

W. Andreasch, Ch. de Graffenried, R. Kohler, R. Clavel, T. Sidler, R. P. Salathé, R. Mueller, H. Bleuler, B. Gächter, and H. Ehbets, Proc. SPIE 2906, 162 (1996).
[CrossRef]

Gianotti, R.

Gilgen, H. H.

Golubovic, B.

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, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Hee, M. R.

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

E. A. Swanson, D. Huang, M. R. Hee, J. G. Fujimoto, C. P. Lin, and C. A. Puliafito, Opt. Lett. 17, 151 (1992).
[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, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Huang, D.

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

E. A. Swanson, D. Huang, M. R. Hee, J. G. Fujimoto, C. P. Lin, and C. A. Puliafito, Opt. Lett. 17, 151 (1992).
[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, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Izatt, J. A.

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

Kohler, R.

W. Andreasch, Ch. de Graffenried, R. Kohler, R. Clavel, T. Sidler, R. P. Salathé, R. Mueller, H. Bleuler, B. Gächter, and H. Ehbets, Proc. SPIE 2906, 162 (1996).
[CrossRef]

Lee, S. S.

L. Y. Lin, S. S. Lee, K. S. J. Pister, and M. C. Wu, IEEE Photon. Technol. Lett. 6, 1445 (1994).
[CrossRef]

Lin, C. P.

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

E. A. Swanson, D. Huang, M. R. Hee, J. G. Fujimoto, C. P. Lin, and C. A. Puliafito, Opt. Lett. 17, 151 (1992).
[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, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Lin, L. Y.

L. Y. Lin, S. S. Lee, K. S. J. Pister, and M. C. Wu, IEEE Photon. Technol. Lett. 6, 1445 (1994).
[CrossRef]

Marquis-Weible, F.

Mueller, R.

W. Andreasch, Ch. de Graffenried, R. Kohler, R. Clavel, T. Sidler, R. P. Salathé, R. Mueller, H. Bleuler, B. Gächter, and H. Ehbets, Proc. SPIE 2906, 162 (1996).
[CrossRef]

Noda, J.

Novàk, R. P.

Pister, K. S. J.

L. Y. Lin, S. S. Lee, K. S. J. Pister, and M. C. Wu, IEEE Photon. Technol. Lett. 6, 1445 (1994).
[CrossRef]

Puliafito, C. A.

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

E. A. Swanson, D. Huang, M. R. Hee, J. G. Fujimoto, C. P. Lin, and C. A. Puliafito, Opt. Lett. 17, 151 (1992).
[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, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Salathé, R. P.

J. Ballif, R. Gianotti, P. Chavanne, R. Wälti, and R. P. Salathé, Opt. Lett. 22, 757 (1997).
[CrossRef] [PubMed]

W. Andreasch, Ch. de Graffenried, R. Kohler, R. Clavel, T. Sidler, R. P. Salathé, R. Mueller, H. Bleuler, B. Gächter, and H. Ehbets, Proc. SPIE 2906, 162 (1996).
[CrossRef]

X. Clivaz, F. Marquis-Weible, R. P. Salathé, R. P. Novàk, and H. H. Gilgen, Opt. Lett. 17, 4 (1992).
[CrossRef] [PubMed]

Schuman, J. S.

M. R. Hee, J. A. Izatt, E. A. Swanson, D. Huang, J. S. Schuman, C. P. Lin, C. A. Puliafito, and 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, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Sidler, T.

W. Andreasch, Ch. de Graffenried, R. Kohler, R. Clavel, T. Sidler, R. P. Salathé, R. Mueller, H. Bleuler, B. Gächter, and H. Ehbets, Proc. SPIE 2906, 162 (1996).
[CrossRef]

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, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Swanson, E. A.

G. J. Tearney, B. E. Bouma, S. A. Boppart, B. Golubovic, E. A. Swanson, and J. G. Fujimoto, Opt. Lett. 21, 1408 (1996).
[CrossRef] [PubMed]

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

E. A. Swanson, D. Huang, M. R. Hee, J. G. Fujimoto, C. P. Lin, and C. A. Puliafito, Opt. Lett. 17, 151 (1992).
[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, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Takada, K.

Tearney, G. J.

Wälti, R.

Whittenberg, C. D.

Wu, M. C.

L. Y. Lin, S. S. Lee, K. S. J. Pister, and M. C. Wu, IEEE Photon. Technol. Lett. 6, 1445 (1994).
[CrossRef]

Yokohama, I.

Youngquist, R. C.

Appl. Opt. (2)

Arch. Ophthalmol. (1)

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

IEEE Photon. Technol. Lett. (1)

L. Y. Lin, S. S. Lee, K. S. J. Pister, and M. C. Wu, IEEE Photon. Technol. Lett. 6, 1445 (1994).
[CrossRef]

J. Biomed. Opt. (1)

F. Fercher, J. Biomed. Opt. 1, 157 (1996).
[CrossRef] [PubMed]

Opt. Lett. (5)

Proc. SPIE (1)

W. Andreasch, Ch. de Graffenried, R. Kohler, R. Clavel, T. Sidler, R. P. Salathé, R. Mueller, H. Bleuler, B. Gächter, and H. Ehbets, Proc. SPIE 2906, 162 (1996).
[CrossRef]

Science (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, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

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 diagram of the experimental arrangement: SLD, superluminescent diode; OF, single-mode optical fiber; L1–L5, lenses; BS 50/50, 50/50 beam splitter; S, sample under test; RM, reference mirror; AS, aperture stop. A/D, analog–digital.

Fig. 2
Fig. 2

Photograph of the image sensor. The 48-pixel line is located in the top half of the 64-pixel line in the lower half of the chip. Each pixel contains a photodiode, PD, electronic circuitry, EC, and a column buffer, CB. The pixels are selected by the address decoder, AD.

Fig. 3
Fig. 3

Video-rate cross-sectional image of (left) a mirror and (right) a mirror with a glass slide taped on it: The signals on the right correspond to (a) the front surface and (b) the rear surfaces of the glass slide, (c) the mirror surface (note the upward shift at the left), and multiple reflections (d) from the rear surface, and (e) the front surface of the glass slide.

Equations (1)

Equations on this page are rendered with MathJax. Learn more.

Dr=nxnz1/taq,

Metrics