Abstract

A two-dimensional heterodyne detection technique based on the frequency-synchronous detection method [Jpn. J. Appl. Phys. 39, 1194 (2000)] is demonstrated for full-field optical coherence tomography. This technique, which employs a pair of CCD cameras to detect the in-phase and quadrature components of the heterodyne signal simultaneously, offers the advantage of phase-drift suppression in interferometric measurement. Horizontal cross-sectional images are acquired at the rate of 100 frames/s in a single longitudinal scan, with a depth interval of 6 µm, making the rapid reconstruction of three-dimensional images possible.

© 2003 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. M. Brezinski and J. G. Fujimoto, Opt. Photon. News 13(4), 34 (2002).
    [CrossRef]
  2. D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flottee, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
    [CrossRef] [PubMed]
  3. G. J. Tearney, M. E. Brezinski, B. E. Bouma, S. A. Boppart, C. Pitris, J. F. Southern, and J. G. Fujimoto, Science 276, 2037 (1997).
    [CrossRef] [PubMed]
  4. C. E. Saxer, J. F. de Boer, B. H. Park, Y. Zhao, Z. Chen, and J. S. Nelson, Opt. Lett. 25, 1355 (2000).
    [CrossRef]
  5. S. Radhakrishnam, A. M. Rollins, J. E. Roth, S. Yazdanfar, V. Westphal, D. S. Bardenstein, and J. A. Izatt, Arch. Ophthalmol. 119, 1179 (2001).
    [CrossRef]
  6. J. A. Izatt, M. D. Kulkarni, H. W. Wang, K. Kobayashi, and M. V. Sivak, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 2, 1017 (1996).
    [CrossRef]
  7. M. Laubscher, M. Ducros, B. Karamata, T. Lasser, and R. Salathé, Opt. Express 10, 429 (2002), http://www.opticsexpress.org .
    [CrossRef] [PubMed]
  8. L. Vabre, A. Dubois, and A. C. Boccara, Opt. Lett. 27, 530 (2002).
    [CrossRef]
  9. M. Akiba, K. P. Chan, and N. Tanno, Jpn. J. Appl. Phys. 39, 1194 (2000).
    [CrossRef]
  10. K. P. Chan, K. Satori, and H. Inaba, Electron. Lett. 34, 1101 (1998).
    [CrossRef]
  11. M. Akiba, K. P. Chan, and N. Tanno, Opt. Rev. 9, 170 (2002).
    [CrossRef]
  12. A. Gh. Podoleanu, J. A. Rogers, D. A. Jackson, and S. Dunne, Opt. Express 7, 292 (2000), http://www.opticsexpress.org .
    [CrossRef] [PubMed]
  13. M. Wojtkowski, A. Kowalczyk, R. Leitgeb, and A. F. Fercher, Opt. Lett. 27, 1415 (2002).
    [CrossRef]

2002 (5)

2001 (1)

S. Radhakrishnam, A. M. Rollins, J. E. Roth, S. Yazdanfar, V. Westphal, D. S. Bardenstein, and J. A. Izatt, Arch. Ophthalmol. 119, 1179 (2001).
[CrossRef]

2000 (3)

1998 (1)

K. P. Chan, K. Satori, and H. Inaba, Electron. Lett. 34, 1101 (1998).
[CrossRef]

1997 (1)

G. J. Tearney, M. E. Brezinski, B. E. Bouma, S. A. Boppart, C. Pitris, J. F. Southern, and J. G. Fujimoto, Science 276, 2037 (1997).
[CrossRef] [PubMed]

1996 (1)

J. A. Izatt, M. D. Kulkarni, H. W. Wang, K. Kobayashi, and M. V. Sivak, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 2, 1017 (1996).
[CrossRef]

1991 (1)

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

Akiba, M.

M. Akiba, K. P. Chan, and N. Tanno, Opt. Rev. 9, 170 (2002).
[CrossRef]

M. Akiba, K. P. Chan, and N. Tanno, Jpn. J. Appl. Phys. 39, 1194 (2000).
[CrossRef]

Bardenstein, D. S.

S. Radhakrishnam, A. M. Rollins, J. E. Roth, S. Yazdanfar, V. Westphal, D. S. Bardenstein, and J. A. Izatt, Arch. Ophthalmol. 119, 1179 (2001).
[CrossRef]

Boccara, A. C.

Boppart, S. A.

G. J. Tearney, M. E. Brezinski, B. E. Bouma, S. A. Boppart, C. Pitris, J. F. Southern, and J. G. Fujimoto, Science 276, 2037 (1997).
[CrossRef] [PubMed]

Bouma, B. E.

G. J. Tearney, M. E. Brezinski, B. E. Bouma, S. A. Boppart, C. Pitris, J. F. Southern, and J. G. Fujimoto, Science 276, 2037 (1997).
[CrossRef] [PubMed]

Brezinski, M.

M. Brezinski and J. G. Fujimoto, Opt. Photon. News 13(4), 34 (2002).
[CrossRef]

Brezinski, M. E.

G. J. Tearney, M. E. Brezinski, B. E. Bouma, S. A. Boppart, C. Pitris, J. F. Southern, and J. G. Fujimoto, Science 276, 2037 (1997).
[CrossRef] [PubMed]

Chan, K. P.

M. Akiba, K. P. Chan, and N. Tanno, Opt. Rev. 9, 170 (2002).
[CrossRef]

M. Akiba, K. P. Chan, and N. Tanno, Jpn. J. Appl. Phys. 39, 1194 (2000).
[CrossRef]

K. P. Chan, K. Satori, and H. Inaba, Electron. Lett. 34, 1101 (1998).
[CrossRef]

Chang, W.

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

Chen, Z.

de Boer, J. F.

Dubois, A.

Ducros, M.

Dunne, S.

Fercher, A. F.

Flottee, T.

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

Fujimoto, J. G.

M. Brezinski and J. G. Fujimoto, Opt. Photon. News 13(4), 34 (2002).
[CrossRef]

G. J. Tearney, M. E. Brezinski, B. E. Bouma, S. A. Boppart, C. Pitris, J. F. Southern, and J. G. Fujimoto, Science 276, 2037 (1997).
[CrossRef] [PubMed]

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

Gregory, K.

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

Hee, M. R.

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

Huang, D.

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

Inaba, H.

K. P. Chan, K. Satori, and H. Inaba, Electron. Lett. 34, 1101 (1998).
[CrossRef]

Izatt, J. A.

S. Radhakrishnam, A. M. Rollins, J. E. Roth, S. Yazdanfar, V. Westphal, D. S. Bardenstein, and J. A. Izatt, Arch. Ophthalmol. 119, 1179 (2001).
[CrossRef]

J. A. Izatt, M. D. Kulkarni, H. W. Wang, K. Kobayashi, and M. V. Sivak, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 2, 1017 (1996).
[CrossRef]

Jackson, D. A.

Karamata, B.

Kobayashi, K.

J. A. Izatt, M. D. Kulkarni, H. W. Wang, K. Kobayashi, and M. V. Sivak, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 2, 1017 (1996).
[CrossRef]

Kowalczyk, A.

Kulkarni, M. D.

J. A. Izatt, M. D. Kulkarni, H. W. Wang, K. Kobayashi, and M. V. Sivak, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 2, 1017 (1996).
[CrossRef]

Lasser, T.

Laubscher, M.

Leitgeb, R.

Lin, C. P.

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

Nelson, J. S.

Park, B. H.

Pitris, C.

G. J. Tearney, M. E. Brezinski, B. E. Bouma, S. A. Boppart, C. Pitris, J. F. Southern, and J. G. Fujimoto, Science 276, 2037 (1997).
[CrossRef] [PubMed]

Podoleanu, A. Gh.

Puliafito, C. A.

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

Radhakrishnam, S.

S. Radhakrishnam, A. M. Rollins, J. E. Roth, S. Yazdanfar, V. Westphal, D. S. Bardenstein, and J. A. Izatt, Arch. Ophthalmol. 119, 1179 (2001).
[CrossRef]

Rogers, J. A.

Rollins, A. M.

S. Radhakrishnam, A. M. Rollins, J. E. Roth, S. Yazdanfar, V. Westphal, D. S. Bardenstein, and J. A. Izatt, Arch. Ophthalmol. 119, 1179 (2001).
[CrossRef]

Roth, J. E.

S. Radhakrishnam, A. M. Rollins, J. E. Roth, S. Yazdanfar, V. Westphal, D. S. Bardenstein, and J. A. Izatt, Arch. Ophthalmol. 119, 1179 (2001).
[CrossRef]

Salathé, R.

Satori, K.

K. P. Chan, K. Satori, and H. Inaba, Electron. Lett. 34, 1101 (1998).
[CrossRef]

Saxer, C. E.

Schuman, J. S.

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

Sivak, M. V.

J. A. Izatt, M. D. Kulkarni, H. W. Wang, K. Kobayashi, and M. V. Sivak, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 2, 1017 (1996).
[CrossRef]

Southern, J. F.

G. J. Tearney, M. E. Brezinski, B. E. Bouma, S. A. Boppart, C. Pitris, J. F. Southern, and J. G. Fujimoto, Science 276, 2037 (1997).
[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. Flottee, 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. Flottee, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Tanno, N.

M. Akiba, K. P. Chan, and N. Tanno, Opt. Rev. 9, 170 (2002).
[CrossRef]

M. Akiba, K. P. Chan, and N. Tanno, Jpn. J. Appl. Phys. 39, 1194 (2000).
[CrossRef]

Tearney, G. J.

G. J. Tearney, M. E. Brezinski, B. E. Bouma, S. A. Boppart, C. Pitris, J. F. Southern, and J. G. Fujimoto, Science 276, 2037 (1997).
[CrossRef] [PubMed]

Vabre, L.

Wang, H. W.

J. A. Izatt, M. D. Kulkarni, H. W. Wang, K. Kobayashi, and M. V. Sivak, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 2, 1017 (1996).
[CrossRef]

Westphal, V.

S. Radhakrishnam, A. M. Rollins, J. E. Roth, S. Yazdanfar, V. Westphal, D. S. Bardenstein, and J. A. Izatt, Arch. Ophthalmol. 119, 1179 (2001).
[CrossRef]

Wojtkowski, M.

Yazdanfar, S.

S. Radhakrishnam, A. M. Rollins, J. E. Roth, S. Yazdanfar, V. Westphal, D. S. Bardenstein, and J. A. Izatt, Arch. Ophthalmol. 119, 1179 (2001).
[CrossRef]

Zhao, Y.

Arch. Ophthalmol. (1)

S. Radhakrishnam, A. M. Rollins, J. E. Roth, S. Yazdanfar, V. Westphal, D. S. Bardenstein, and J. A. Izatt, Arch. Ophthalmol. 119, 1179 (2001).
[CrossRef]

Electron. Lett. (1)

K. P. Chan, K. Satori, and H. Inaba, Electron. Lett. 34, 1101 (1998).
[CrossRef]

IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. (1)

J. A. Izatt, M. D. Kulkarni, H. W. Wang, K. Kobayashi, and M. V. Sivak, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 2, 1017 (1996).
[CrossRef]

Jpn. J. Appl. Phys. (1)

M. Akiba, K. P. Chan, and N. Tanno, Jpn. J. Appl. Phys. 39, 1194 (2000).
[CrossRef]

Opt. Express (2)

Opt. Lett. (3)

Opt. Photon. News (1)

M. Brezinski and J. G. Fujimoto, Opt. Photon. News 13(4), 34 (2002).
[CrossRef]

Opt. Rev. (1)

M. Akiba, K. P. Chan, and N. Tanno, Opt. Rev. 9, 170 (2002).
[CrossRef]

Science (2)

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

G. J. Tearney, M. E. Brezinski, B. E. Bouma, S. A. Boppart, C. Pitris, J. F. Southern, and J. G. Fujimoto, Science 276, 2037 (1997).
[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 a wide-field OCT system with a pair of CCD cameras for two-dimensional heterodyne detection. SLD, superluminescent diode; P, polarizer; BS1, BS2, beam splitters; RM, reference mirror; L1, L2, lenses; AS, aperture stop; LCS’s, liquid-crystal shutters.

Fig. 2
Fig. 2

En-face OCT images of a plant leaf acquired at a rate of 100 frames/s, with a depth interval of 6 µm. Each image consists of 256×256 pixels and is 800 µm×800 µm. For reference, image 0 shows a direct-detection image of the sample.

Fig. 3
Fig. 3

3D OCT images of a vegetable seed. Each image is reconstructed from 60 en-face images. (a) Full size image with a volume of 800 µm×800 µm×360 µm. (b)–(d) Different cutting planes showing the inside of the sample.

Equations (6)

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

mt=12+2πn=11nsinnπ2cos2nπΔft+θ,
C=12As2+Ar2+AsAr cos2πΔft+ϕmt=14As2+Ar2+1πAsAr cos ψ,
S=C1-C22+C2-C32=2π2As2Ar2As2.
CA=14As2+Ar2+1πAsAr cosψ+ψ,
CB=14As2+Ar2+1πAsAr sinψ+ψ,
CA-IDC2+CB-IDC2=1π2As2Ar2.

Metrics