Abstract

We present a digital spectral shaping technique to reduce the sidelobes (ringing) of the axial point-spread function in optical coherence tomography for non-Gaussian-shaped source spectra. The spectra of two superluminescent diodes were combined to generate a spectrum with significant modulation. Images of onion cells demonstrate the improved image quality in a turbid biological sample. A quantitative analysis of the accompanying penalty in signal-to-noise ratio is given.

© 2002 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, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
    [CrossRef] [PubMed]
  2. A. F. Fercher, J. Biomed. Opt. 1, 157 (1996).
    [CrossRef] [PubMed]
  3. W. Drexler, U. Morgner, F. X. Kartner, C. Pitris, S. A. Boppart, X. D. Li, E. P. Ippen, and J. G. Fujimoto, Opt. Lett. 24, 1221 (1999).
    [CrossRef]
  4. A. F. Fercher, C. K. Hitzenberger, M. Sticker, E. Moreno-Barriuso, R. Leitgeb, W. Drexler, and H. Sattmann, Opt. Commun. 185, 57 (2000).
    [CrossRef]
  5. I. Hartl, X. D. Li, C. Chudoba, R. K. Ghanta, T. H. Ko, J. G. Fujimoto, J. K. Ranka, and R. S. Windeler, Opt. Lett. 26, 608 (2001).
    [CrossRef]
  6. J. M. Schmitt, S. L. Lee, and K. M. Yung, Opt. Commun. 142, 203 (1997).
    [CrossRef]
  7. A. Baumgartner, C. K. Hitzenberger, H. Sattmann, W. Drexler, and A. F. Fercher, J. Biomed. Opt. 3, 45 (1998).
    [CrossRef] [PubMed]
  8. Y. Zhang, M. Sato, and N. Tanno, Opt. Lett. 26, 205 (2001).
    [CrossRef]
  9. J. Ranka, R. S. Windeler, and A. J. Stentz, Opt. Lett. 25, 25 (2000).
    [CrossRef]
  10. M. D. Kulkarni, C. W. Thomas, and J. A. Izatt, Electron. Lett. 33, 1365 (1997).
    [CrossRef]
  11. M. Bashkansky, M. D. Duncan, J. Reintjes, and P. R. Battle, Appl. Opt. 37, 8137 (1998).
  12. J. F. de Boer, C. E. Saxer, and J. S. Nelson, Appl. Opt. 40, 5787 (2001).
    [CrossRef]
  13. C. E. Saxer, J. F. de Boer, B. H. Park, Y. Zhao, Z. Chen, and J. S. Nelson, Opt. Lett. 25, 1355 (2000).
    [CrossRef]
  14. G. J. Tearney, B. E. Bouma, and J. G. Fujimoto, Opt. Lett. 22, 1811 (1997).
    [CrossRef]

2001

2000

C. E. Saxer, J. F. de Boer, B. H. Park, Y. Zhao, Z. Chen, and J. S. Nelson, Opt. Lett. 25, 1355 (2000).
[CrossRef]

J. Ranka, R. S. Windeler, and A. J. Stentz, Opt. Lett. 25, 25 (2000).
[CrossRef]

A. F. Fercher, C. K. Hitzenberger, M. Sticker, E. Moreno-Barriuso, R. Leitgeb, W. Drexler, and H. Sattmann, Opt. Commun. 185, 57 (2000).
[CrossRef]

1999

1998

A. Baumgartner, C. K. Hitzenberger, H. Sattmann, W. Drexler, and A. F. Fercher, J. Biomed. Opt. 3, 45 (1998).
[CrossRef] [PubMed]

M. Bashkansky, M. D. Duncan, J. Reintjes, and P. R. Battle, Appl. Opt. 37, 8137 (1998).

1997

G. J. Tearney, B. E. Bouma, and J. G. Fujimoto, Opt. Lett. 22, 1811 (1997).
[CrossRef]

M. D. Kulkarni, C. W. Thomas, and J. A. Izatt, Electron. Lett. 33, 1365 (1997).
[CrossRef]

J. M. Schmitt, S. L. Lee, and K. M. Yung, Opt. Commun. 142, 203 (1997).
[CrossRef]

1996

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

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

Bashkansky, M.

Battle, P. R.

Baumgartner, A.

A. Baumgartner, C. K. Hitzenberger, H. Sattmann, W. Drexler, and A. F. Fercher, J. Biomed. Opt. 3, 45 (1998).
[CrossRef] [PubMed]

Boppart, S. A.

Bouma, B. E.

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]

Chen, Z.

Chudoba, C.

de Boer, J. F.

Drexler, W.

A. F. Fercher, C. K. Hitzenberger, M. Sticker, E. Moreno-Barriuso, R. Leitgeb, W. Drexler, and H. Sattmann, Opt. Commun. 185, 57 (2000).
[CrossRef]

W. Drexler, U. Morgner, F. X. Kartner, C. Pitris, S. A. Boppart, X. D. Li, E. P. Ippen, and J. G. Fujimoto, Opt. Lett. 24, 1221 (1999).
[CrossRef]

A. Baumgartner, C. K. Hitzenberger, H. Sattmann, W. Drexler, and A. F. Fercher, J. Biomed. Opt. 3, 45 (1998).
[CrossRef] [PubMed]

Duncan, M. D.

Fercher, A. F.

A. F. Fercher, C. K. Hitzenberger, M. Sticker, E. Moreno-Barriuso, R. Leitgeb, W. Drexler, and H. Sattmann, Opt. Commun. 185, 57 (2000).
[CrossRef]

A. Baumgartner, C. K. Hitzenberger, H. Sattmann, W. Drexler, and A. F. Fercher, J. Biomed. Opt. 3, 45 (1998).
[CrossRef] [PubMed]

A. 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.

Ghanta, R. K.

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]

Hartl, I.

Hee, M. R.

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]

Hitzenberger, C. K.

A. F. Fercher, C. K. Hitzenberger, M. Sticker, E. Moreno-Barriuso, R. Leitgeb, W. Drexler, and H. Sattmann, Opt. Commun. 185, 57 (2000).
[CrossRef]

A. Baumgartner, C. K. Hitzenberger, H. Sattmann, W. Drexler, and A. F. Fercher, J. Biomed. Opt. 3, 45 (1998).
[CrossRef] [PubMed]

Huang, D.

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]

Ippen, E. P.

Izatt, J. A.

M. D. Kulkarni, C. W. Thomas, and J. A. Izatt, Electron. Lett. 33, 1365 (1997).
[CrossRef]

Kartner, F. X.

Ko, T. H.

Kulkarni, M. D.

M. D. Kulkarni, C. W. Thomas, and J. A. Izatt, Electron. Lett. 33, 1365 (1997).
[CrossRef]

Lee, S. L.

J. M. Schmitt, S. L. Lee, and K. M. Yung, Opt. Commun. 142, 203 (1997).
[CrossRef]

Leitgeb, R.

A. F. Fercher, C. K. Hitzenberger, M. Sticker, E. Moreno-Barriuso, R. Leitgeb, W. Drexler, and H. Sattmann, Opt. Commun. 185, 57 (2000).
[CrossRef]

Li, X. D.

Lin, C. P.

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]

Moreno-Barriuso, E.

A. F. Fercher, C. K. Hitzenberger, M. Sticker, E. Moreno-Barriuso, R. Leitgeb, W. Drexler, and H. Sattmann, Opt. Commun. 185, 57 (2000).
[CrossRef]

Morgner, U.

Nelson, J. S.

Park, B. H.

Pitris, C.

Puliafito, C. A.

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]

Ranka, J.

Ranka, J. K.

Reintjes, J.

Sato, M.

Sattmann, H.

A. F. Fercher, C. K. Hitzenberger, M. Sticker, E. Moreno-Barriuso, R. Leitgeb, W. Drexler, and H. Sattmann, Opt. Commun. 185, 57 (2000).
[CrossRef]

A. Baumgartner, C. K. Hitzenberger, H. Sattmann, W. Drexler, and A. F. Fercher, J. Biomed. Opt. 3, 45 (1998).
[CrossRef] [PubMed]

Saxer, C. E.

Schmitt, J. M.

J. M. Schmitt, S. L. Lee, and K. M. Yung, Opt. Commun. 142, 203 (1997).
[CrossRef]

Schuman, J. S.

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]

Stentz, A. J.

Sticker, M.

A. F. Fercher, C. K. Hitzenberger, M. Sticker, E. Moreno-Barriuso, R. Leitgeb, W. Drexler, and H. Sattmann, Opt. Commun. 185, 57 (2000).
[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.

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]

Tanno, N.

Tearney, G. J.

Thomas, C. W.

M. D. Kulkarni, C. W. Thomas, and J. A. Izatt, Electron. Lett. 33, 1365 (1997).
[CrossRef]

Windeler, R. S.

Yung, K. M.

J. M. Schmitt, S. L. Lee, and K. M. Yung, Opt. Commun. 142, 203 (1997).
[CrossRef]

Zhang, Y.

Zhao, Y.

Appl. Opt.

Electron. Lett.

M. D. Kulkarni, C. W. Thomas, and J. A. Izatt, Electron. Lett. 33, 1365 (1997).
[CrossRef]

J. Biomed. Opt.

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

A. Baumgartner, C. K. Hitzenberger, H. Sattmann, W. Drexler, and A. F. Fercher, J. Biomed. Opt. 3, 45 (1998).
[CrossRef] [PubMed]

Opt. Commun.

J. M. Schmitt, S. L. Lee, and K. M. Yung, Opt. Commun. 142, 203 (1997).
[CrossRef]

A. F. Fercher, C. K. Hitzenberger, M. Sticker, E. Moreno-Barriuso, R. Leitgeb, W. Drexler, and H. Sattmann, Opt. Commun. 185, 57 (2000).
[CrossRef]

Opt. Lett.

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, 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 (4)

Fig. 1
Fig. 1

Spectra and Gaussian fit. Dotted curve, spectrum determined from glass slide reflection; Solid curve, spectrum determined from a single image; dashed curve, Gaussian fit to each spectrum.

Fig. 2
Fig. 2

Coherence envelopes determined from glass slide reflection. Dotted curve, uncorrected response; solid curve, spectrally corrected response. Arrows indicate locations of calculated sidelobe suppression.

Fig. 3
Fig. 3

Images of onion cells before and after spectral shaping. The image size was 600 µm×480 µm (width × depth). Gray-scale code from 0 dB (maximum signal in image) to -40 dB (noise floor). Left, uncorrected image; right, image after spectral shaping. Arrows indicate the location of the depth profile shown in Fig. 4.

Fig. 4
Fig. 4

Depth profiles for the onion sample. Dotted curve, uncorrected response; solid curve, spectrally corrected response. Arrows indicate locations of calculated sidelobe suppression. The vertical axis is calibrated to the gray scale in Fig. 3. The horizontal scale shows depth with respect to the top of the image.

Equations (1)

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

IΔzRe expikΔzSkdk,

Metrics