Abstract

High-speed, high-resolution optical coherence tomography (OCT) imaging of the human retina is demonstrated using a frequency-swept laser at 850nm. A compact external cavity semiconductor laser design, optimized for swept-source ophthalmic OCT, is described. The laser enables an effective 16kHz sweep rate with >10mm coherence length and a tuning range of 35nm full width at half-maximum, yielding an axial resolution of <7μm in tissue.

© 2007 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. 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. (Chicago) 113, 325 (1995).
  3. G. Häusler and M. W. Lindner, J. Biomed. Opt. 3, 21 (1998).
    [CrossRef]
  4. A. F. Fercher, C. K. Hitzenberger, G. Kamp, and S. Y. Elzaiat, Opt. Commun. 117, 43 (1995).
    [CrossRef]
  5. R. Leitgeb, C. K. Hitzenberger, and A. F. Fercher, Opt. Express 11, 889 (2003).
    [CrossRef] [PubMed]
  6. J. F. de Boer, B. Cense, B. H. Park, M. C. Pierce, G. J. Tearney, and B. E. Bouma, Opt. Lett. 28, 2067 (2003).
    [CrossRef] [PubMed]
  7. M. A. Choma, M. V. Sarunic, C. Yang, and J. Izatt, Opt. Express 11, 2183 (2003).
    [CrossRef] [PubMed]
  8. U. Schmidt-Erfurth, R. A. Leitgeb, S. Michels, B. Povazay, S. Sacu, B. Hermann, C. Ahlers, H. Sattmann, C. Scholda, A. F. Fercher, and W. Drexler, Invest. Ophthalmol. Visual Sci. 46, 3393 (2005).
    [CrossRef]
  9. N. A. Nassif, B. Cense, B. H. Park, M. C. Pierce, S. H. Yun, B. E. Bouma, G. J. Tearney, T. C. Chen, and J. F. de Boer, Opt. Express 12, 367 (2004).
    [CrossRef] [PubMed]
  10. M. Wojtkowski, V. J. Srinivasan, T. H. Ko, J. G. Fujimoto, A. Kowalczyk, and J. S. Duker, Opt. Express 12, 2404 (2004).
    [CrossRef] [PubMed]
  11. E. C. W. Lee, J. F. de Boer, M. Mujat, H. Lim, and S. H. Yun, Opt. Express 14, 4403 (2006).
    [CrossRef] [PubMed]
  12. H. Lim, J. F. de Boer, B. H. Park, E. C. W. Lee, R. Yelin, and S. H. Yun, Opt. Express 14, 5937 (2006).
    [CrossRef] [PubMed]
  13. R. Huber, M. Wojtkowski, K. Taira, J. G. Fujimoto, and K. Hsu, Opt. Express 13, 3513 (2005).
    [CrossRef] [PubMed]
  14. A. Bilenca, S. H. Yun, G. J. Tearney, and B. E. Bouma, Opt. Lett. 31, 760 (2006).
    [CrossRef] [PubMed]
  15. R. Huber, M. Wojtkowski, J. G. Fujimoto, J. Y. Jiang, and A. E. Cable, Opt. Express 13, 10523 (2005).
    [CrossRef] [PubMed]
  16. W. Drexler, U. Morgner, R. K. Ghanta, F. X. Kärtner, J. S. Schuman, and J. G. Fujimoto, Nat. Med. 7, 502 (2001).
    [CrossRef] [PubMed]

2006 (3)

2005 (3)

R. Huber, M. Wojtkowski, K. Taira, J. G. Fujimoto, and K. Hsu, Opt. Express 13, 3513 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

R. Huber, M. Wojtkowski, J. G. Fujimoto, J. Y. Jiang, and A. E. Cable, Opt. Express 13, 10523 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

U. Schmidt-Erfurth, R. A. Leitgeb, S. Michels, B. Povazay, S. Sacu, B. Hermann, C. Ahlers, H. Sattmann, C. Scholda, A. F. Fercher, and W. Drexler, Invest. Ophthalmol. Visual Sci. 46, 3393 (2005).
[CrossRef]

2004 (2)

2003 (3)

2001 (1)

W. Drexler, U. Morgner, R. K. Ghanta, F. X. Kärtner, J. S. Schuman, and J. G. Fujimoto, Nat. Med. 7, 502 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

1998 (1)

G. Häusler and M. W. Lindner, J. Biomed. Opt. 3, 21 (1998).
[CrossRef]

1995 (2)

A. F. Fercher, C. K. Hitzenberger, G. Kamp, and S. Y. Elzaiat, Opt. Commun. 117, 43 (1995).
[CrossRef]

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. (Chicago) 113, 325 (1995).

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]

Ahlers, C.

U. Schmidt-Erfurth, R. A. Leitgeb, S. Michels, B. Povazay, S. Sacu, B. Hermann, C. Ahlers, H. Sattmann, C. Scholda, A. F. Fercher, and W. Drexler, Invest. Ophthalmol. Visual Sci. 46, 3393 (2005).
[CrossRef]

Bilenca, A.

Bouma, B. E.

Cable, A. E.

Cense, B.

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, T. C.

Choma, M. A.

de Boer, J. F.

Drexler, W.

U. Schmidt-Erfurth, R. A. Leitgeb, S. Michels, B. Povazay, S. Sacu, B. Hermann, C. Ahlers, H. Sattmann, C. Scholda, A. F. Fercher, and W. Drexler, Invest. Ophthalmol. Visual Sci. 46, 3393 (2005).
[CrossRef]

W. Drexler, U. Morgner, R. K. Ghanta, F. X. Kärtner, J. S. Schuman, and J. G. Fujimoto, Nat. Med. 7, 502 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

Duker, J. S.

Elzaiat, S. Y.

A. F. Fercher, C. K. Hitzenberger, G. Kamp, and S. Y. Elzaiat, Opt. Commun. 117, 43 (1995).
[CrossRef]

Fercher, A. F.

U. Schmidt-Erfurth, R. A. Leitgeb, S. Michels, B. Povazay, S. Sacu, B. Hermann, C. Ahlers, H. Sattmann, C. Scholda, A. F. Fercher, and W. Drexler, Invest. Ophthalmol. Visual Sci. 46, 3393 (2005).
[CrossRef]

R. Leitgeb, C. K. Hitzenberger, and A. F. Fercher, Opt. Express 11, 889 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

A. F. Fercher, C. K. Hitzenberger, G. Kamp, and S. Y. Elzaiat, Opt. Commun. 117, 43 (1995).
[CrossRef]

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.

R. Huber, M. Wojtkowski, K. Taira, J. G. Fujimoto, and K. Hsu, Opt. Express 13, 3513 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

R. Huber, M. Wojtkowski, J. G. Fujimoto, J. Y. Jiang, and A. E. Cable, Opt. Express 13, 10523 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

M. Wojtkowski, V. J. Srinivasan, T. H. Ko, J. G. Fujimoto, A. Kowalczyk, and J. S. Duker, Opt. Express 12, 2404 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

W. Drexler, U. Morgner, R. K. Ghanta, F. X. Kärtner, J. S. Schuman, and J. G. Fujimoto, Nat. Med. 7, 502 (2001).
[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. (Chicago) 113, 325 (1995).

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]

Ghanta, R. K.

W. Drexler, U. Morgner, R. K. Ghanta, F. X. Kärtner, J. S. Schuman, and J. G. Fujimoto, Nat. Med. 7, 502 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

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]

Häusler, G.

G. Häusler and M. W. Lindner, J. Biomed. Opt. 3, 21 (1998).
[CrossRef]

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. (Chicago) 113, 325 (1995).

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.

U. Schmidt-Erfurth, R. A. Leitgeb, S. Michels, B. Povazay, S. Sacu, B. Hermann, C. Ahlers, H. Sattmann, C. Scholda, A. F. Fercher, and W. Drexler, Invest. Ophthalmol. Visual Sci. 46, 3393 (2005).
[CrossRef]

Hitzenberger, C. K.

R. Leitgeb, C. K. Hitzenberger, and A. F. Fercher, Opt. Express 11, 889 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

A. F. Fercher, C. K. Hitzenberger, G. Kamp, and S. Y. Elzaiat, Opt. Commun. 117, 43 (1995).
[CrossRef]

Hsu, K.

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. (Chicago) 113, 325 (1995).

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]

Huber, R.

Izatt, J.

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. (Chicago) 113, 325 (1995).

Jiang, J. Y.

Kamp, G.

A. F. Fercher, C. K. Hitzenberger, G. Kamp, and S. Y. Elzaiat, Opt. Commun. 117, 43 (1995).
[CrossRef]

Kärtner, F. X.

W. Drexler, U. Morgner, R. K. Ghanta, F. X. Kärtner, J. S. Schuman, and J. G. Fujimoto, Nat. Med. 7, 502 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

Ko, T. H.

Kowalczyk, A.

Lee, E. C. W.

Leitgeb, R.

Leitgeb, R. A.

U. Schmidt-Erfurth, R. A. Leitgeb, S. Michels, B. Povazay, S. Sacu, B. Hermann, C. Ahlers, H. Sattmann, C. Scholda, A. F. Fercher, and W. Drexler, Invest. Ophthalmol. Visual Sci. 46, 3393 (2005).
[CrossRef]

Lim, H.

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. (Chicago) 113, 325 (1995).

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]

Lindner, M. W.

G. Häusler and M. W. Lindner, J. Biomed. Opt. 3, 21 (1998).
[CrossRef]

Michels, S.

U. Schmidt-Erfurth, R. A. Leitgeb, S. Michels, B. Povazay, S. Sacu, B. Hermann, C. Ahlers, H. Sattmann, C. Scholda, A. F. Fercher, and W. Drexler, Invest. Ophthalmol. Visual Sci. 46, 3393 (2005).
[CrossRef]

Morgner, U.

W. Drexler, U. Morgner, R. K. Ghanta, F. X. Kärtner, J. S. Schuman, and J. G. Fujimoto, Nat. Med. 7, 502 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

Mujat, M.

Nassif, N. A.

Park, B. H.

Pierce, M. C.

Povazay, B.

U. Schmidt-Erfurth, R. A. Leitgeb, S. Michels, B. Povazay, S. Sacu, B. Hermann, C. Ahlers, H. Sattmann, C. Scholda, A. F. Fercher, and W. Drexler, Invest. Ophthalmol. Visual Sci. 46, 3393 (2005).
[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. (Chicago) 113, 325 (1995).

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]

Sacu, S.

U. Schmidt-Erfurth, R. A. Leitgeb, S. Michels, B. Povazay, S. Sacu, B. Hermann, C. Ahlers, H. Sattmann, C. Scholda, A. F. Fercher, and W. Drexler, Invest. Ophthalmol. Visual Sci. 46, 3393 (2005).
[CrossRef]

Sarunic, M. V.

Sattmann, H.

U. Schmidt-Erfurth, R. A. Leitgeb, S. Michels, B. Povazay, S. Sacu, B. Hermann, C. Ahlers, H. Sattmann, C. Scholda, A. F. Fercher, and W. Drexler, Invest. Ophthalmol. Visual Sci. 46, 3393 (2005).
[CrossRef]

Schmidt-Erfurth, U.

U. Schmidt-Erfurth, R. A. Leitgeb, S. Michels, B. Povazay, S. Sacu, B. Hermann, C. Ahlers, H. Sattmann, C. Scholda, A. F. Fercher, and W. Drexler, Invest. Ophthalmol. Visual Sci. 46, 3393 (2005).
[CrossRef]

Scholda, C.

U. Schmidt-Erfurth, R. A. Leitgeb, S. Michels, B. Povazay, S. Sacu, B. Hermann, C. Ahlers, H. Sattmann, C. Scholda, A. F. Fercher, and W. Drexler, Invest. Ophthalmol. Visual Sci. 46, 3393 (2005).
[CrossRef]

Schuman, J. S.

W. Drexler, U. Morgner, R. K. Ghanta, F. X. Kärtner, J. S. Schuman, and J. G. Fujimoto, Nat. Med. 7, 502 (2001).
[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. (Chicago) 113, 325 (1995).

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]

Srinivasan, V. J.

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.

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. (Chicago) 113, 325 (1995).

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]

Taira, K.

Tearney, G. J.

Wojtkowski, M.

Yang, C.

Yelin, R.

Yun, S. H.

Arch. Ophthalmol. (Chicago) (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. (Chicago) 113, 325 (1995).

Invest. Ophthalmol. Visual Sci. (1)

U. Schmidt-Erfurth, R. A. Leitgeb, S. Michels, B. Povazay, S. Sacu, B. Hermann, C. Ahlers, H. Sattmann, C. Scholda, A. F. Fercher, and W. Drexler, Invest. Ophthalmol. Visual Sci. 46, 3393 (2005).
[CrossRef]

J. Biomed. Opt. (1)

G. Häusler and M. W. Lindner, J. Biomed. Opt. 3, 21 (1998).
[CrossRef]

Nat. Med. (1)

W. Drexler, U. Morgner, R. K. Ghanta, F. X. Kärtner, J. S. Schuman, and J. G. Fujimoto, Nat. Med. 7, 502 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

Opt. Commun. (1)

A. F. Fercher, C. K. Hitzenberger, G. Kamp, and S. Y. Elzaiat, Opt. Commun. 117, 43 (1995).
[CrossRef]

Opt. Express (8)

Opt. Lett. (2)

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

(A) Schematic of frequency-swept laser at 850 nm . (B) Estimate of intracavity filter function. (C) Time-averaged spectrum.

Fig. 2
Fig. 2

Sensitivity drop and resolution in air as a function of imaging depth in air for both (A), (B) forward and (C), (D) backward sweeps.

Fig. 3
Fig. 3

(A) High-definition macular image with a zoomed image (B). (C) High-definition optic nerve head image. (D) Virtual image of the lamina cribrosa, created from 3D OCT data. NFL, nerve fiber layer; GCL, ganglion cell layer; IPL, inner plexiform layer; INL, inner nuclear layer; OPL, outer plexiform layer; ONL, outer nuclear layer; ELM, external limiting membrane; IS / OS, photoreceptor inner segment / outer segment junction; PR OS, photoreceptor outer segments; RPE, retinal pigment epithelium; CH, choroid; ONH, optic nerve head.

Metrics