Abstract

A novel, compact, user friendly fiber laser with a broad emission bandwidth (MenloSystems, λc=1375 nm, Δλ=470 nm, Pout=4 mW) was used to achieve unprecedented sub-2-µm axial resolution optical coherence tomography (OCT) in nontransparent biological tissue in the 1300-nm wavelength region. Fresh human skin and arterial biopsies were imaged ex vivo with 1.4µm axial and 3µm lateral resolution and 95-dB sensitivity, demonstrating the great potential for clinical OCT applications of this stable, low-cost, and turn-on-key fiber laser.

© 2003 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. J. G. Fujimoto, M. E. Brezinski, G. J. Tearney, S. A. Boppart, B. Bouma, M. R. Hee, J. F. Southern, and E. A. Swanson, Nature Med. 1, 970 (1995).
    [CrossRef]
  3. A. F. Fercher, J. Biomed. Opt. 1, 157 (1996).
    [CrossRef] [PubMed]
  4. J. Schmitt, S. H. Xiang, and K. M. Yung, J. Opt. Soc. Am. A 15, 2288 (1998).
    [CrossRef]
  5. B. Povazay, K. Bizheva, A. Unterhuber, B. Hermann, H. Sattmann, A. Fercher, W. Drexler, A. Apolonski, W. Wadsworth, J. Knight, P. Russell, M. Vetterlein, and E. Scherzer, Opt. Lett. 27, 1800 (2002).
    [CrossRef]
  6. A. F. Fercher, C. K. Hitzenberger, M. Sticker, E. Morena-Barriuso, R. Leitgeb, W. Drexler, and H. Sattmann, Opt. Commun. 185, 57 (2000).
    [CrossRef]
  7. L. Vabre, A. Dubois, and C. Boccara, Opt. Lett. 27, 530 (2002).
    [CrossRef]
  8. W. Drexler, U. Morgner, F. X. Kärtner, C. Pitris, S. A. Boppart, X. D. Li, E. P. Ippen, and J. G. Fujimoto, Opt. Lett. 24, 1221 (1999).
    [CrossRef]
  9. J. M. Schmitt, A. Knuttel, M. Yadlowsky, and M. A. Eckhaus, Phys. Med. Biol. 39, 1705 (1994).
    [CrossRef] [PubMed]
  10. B. E. Bouma, G. J. Tearney, I. P. Billinsky, B. Golubovic, and J. G. Fujimoto, Opt. Lett. 21, 1839 (1996).
    [CrossRef] [PubMed]
  11. C. Chudoba, J. G. Fujimoto, E. P. Ippen, H. A. Haus, U. Morgner, F. X. Kärtner, V. Scheuer, G. Angelov, and T. Tschudi, Opt. Lett. 26, 292 (2001).
    [CrossRef]
  12. I. Hartl, X. D. Li, C. Chudoba, R. K. Ghanta, T. H. Ko, and J. G. Fujimoto, Opt. Lett. 26, 608 (2001).
    [CrossRef]
  13. E. Beaurepaire, L. Moreaux, F. Amblard, and J. Mertz, Opt. Lett. 24, 969 (1999).
    [CrossRef]

2002

2001

2000

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

1999

1998

J. Schmitt, S. H. Xiang, and K. M. Yung, J. Opt. Soc. Am. A 15, 2288 (1998).
[CrossRef]

1996

1995

J. G. Fujimoto, M. E. Brezinski, G. J. Tearney, S. A. Boppart, B. Bouma, M. R. Hee, J. F. Southern, and E. A. Swanson, Nature Med. 1, 970 (1995).
[CrossRef]

1994

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

Amblard, F.

Angelov, G.

Apolonski, A.

Beaurepaire, E.

Billinsky, I. P.

Bizheva, K.

Boccara, C.

Boppart, S. A.

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

J. G. Fujimoto, M. E. Brezinski, G. J. Tearney, S. A. Boppart, B. Bouma, M. R. Hee, J. F. Southern, and E. A. Swanson, Nature Med. 1, 970 (1995).
[CrossRef]

Bouma, B.

J. G. Fujimoto, M. E. Brezinski, G. J. Tearney, S. A. Boppart, B. Bouma, M. R. Hee, J. F. Southern, and E. A. Swanson, Nature Med. 1, 970 (1995).
[CrossRef]

Bouma, B. E.

Brezinski, M. E.

J. G. Fujimoto, M. E. Brezinski, G. J. Tearney, S. A. Boppart, B. Bouma, M. R. Hee, J. F. Southern, and E. A. Swanson, Nature Med. 1, 970 (1995).
[CrossRef]

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]

Chudoba, C.

Drexler, W.

Dubois, A.

Eckhaus, M. A.

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

Fercher, A.

Fercher, A. F.

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

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.

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]

Hartl, I.

Haus, H. A.

Hee, M. R.

J. G. Fujimoto, M. E. Brezinski, G. J. Tearney, S. A. Boppart, B. Bouma, M. R. Hee, J. F. Southern, and E. A. Swanson, Nature Med. 1, 970 (1995).
[CrossRef]

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]

Hermann, B.

Hitzenberger, C. K.

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

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.

Kärtner, F. X.

Knight, J.

Knuttel, A.

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

Ko, T. H.

Leitgeb, R.

A. F. Fercher, C. K. Hitzenberger, M. Sticker, E. Morena-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]

Mertz, J.

Moreaux, L.

Morena-Barriuso, E.

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

Morgner, U.

Pitris, C.

Povazay, B.

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]

Russell, P.

Sattmann, H.

Scherzer, E.

Scheuer, V.

Schmitt, J.

J. Schmitt, S. H. Xiang, and K. M. Yung, J. Opt. Soc. Am. A 15, 2288 (1998).
[CrossRef]

Schmitt, J. M.

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

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]

Southern, J. F.

J. G. Fujimoto, M. E. Brezinski, G. J. Tearney, S. A. Boppart, B. Bouma, M. R. Hee, J. F. Southern, and E. A. Swanson, Nature Med. 1, 970 (1995).
[CrossRef]

Sticker, M.

A. F. Fercher, C. K. Hitzenberger, M. Sticker, E. Morena-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.

J. G. Fujimoto, M. E. Brezinski, G. J. Tearney, S. A. Boppart, B. Bouma, M. R. Hee, J. F. Southern, and E. A. Swanson, Nature Med. 1, 970 (1995).
[CrossRef]

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]

Tearney, G. J.

B. E. Bouma, G. J. Tearney, I. P. Billinsky, B. Golubovic, and J. G. Fujimoto, Opt. Lett. 21, 1839 (1996).
[CrossRef] [PubMed]

J. G. Fujimoto, M. E. Brezinski, G. J. Tearney, S. A. Boppart, B. Bouma, M. R. Hee, J. F. Southern, and E. A. Swanson, Nature Med. 1, 970 (1995).
[CrossRef]

Tschudi, T.

Unterhuber, A.

Vabre, L.

Vetterlein, M.

Wadsworth, W.

Xiang, S. H.

J. Schmitt, S. H. Xiang, and K. M. Yung, J. Opt. Soc. Am. A 15, 2288 (1998).
[CrossRef]

Yadlowsky, M.

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

Yung, K. M.

J. Schmitt, S. H. Xiang, and K. M. Yung, J. Opt. Soc. Am. A 15, 2288 (1998).
[CrossRef]

J. Biomed. Opt.

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

J. Opt. Soc. Am. A

J. Schmitt, S. H. Xiang, and K. M. Yung, J. Opt. Soc. Am. A 15, 2288 (1998).
[CrossRef]

Nature Med.

J. G. Fujimoto, M. E. Brezinski, G. J. Tearney, S. A. Boppart, B. Bouma, M. R. Hee, J. F. Southern, and E. A. Swanson, Nature Med. 1, 970 (1995).
[CrossRef]

Opt. Commun.

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

Opt. Lett.

Phys. Med. Biol.

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

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 (3)

Fig. 1
Fig. 1

Sub-2-µm resolution OCT system: BSs, beam splitters; CC, corner cube; D1–D3, detectors; DC, dispersion compensation; L1, L2, lenses; PBS, polarizing beam splitter; QWP, HWPs, quarter- and half wave plates, respectively; RM, reference mirror; SWPF, short wave pass filter; VC, voice coil; S, sample.

Fig. 2
Fig. 2

Filtered emission spectrum of the fiber laser (top, darker curve) compared to the amplified-spontaneous-emission light source spectrum (top, lighter curve) and the corresponding interference fringes (bottom).

Fig. 3
Fig. 3

Ex vivo OCT images of human tissue biopsies, acquired with a resolution of 1.4 µm×3 µm (longitudinal×transverse) and 95-dB sensitivity for 500µW incident power. (A) OCT image of a calcified human artery covering an area of 3.5 mm×0.75 mm (7000×1650 pixels); (B) OCT image of a normal human skin biopsy covering an area of 1.5 mm×0.6 mm (3000×1300 pixels).

Metrics