Abstract

In quantitative phase imaging, a priori knowledge of either refractive index or physical thickness is used to estimate the change in one of these parameters. Here, we report a method for decoupling geometric thickness from refractive index in quantitative phase microscopy.

© 2013 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. W. Yang, S. Lee, J. Lee, Y. Bae, and D. Kim, J. Biomed. Opt. 15, 045005 (2010).
    [CrossRef]
  2. Y. K. Park, M. Diez-Silva, G. Popescu, G. Lykotrafitis, W. S. Choi, M. S. Feld, and S. Suresh, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105, 13730 (2008).
    [CrossRef]
  3. N. Cardenas, L. Yu, and S. K. Mohanty, Proc. SPIE 7897, 78971J (2011).
    [CrossRef]
  4. J. W. Kang, N. Lue, C. R. Kong, I. Barman, N. C. Dingari, S. J. Goldfless, J. C. Niles, R. R. Dasari, and M. S. Feld, Biomed. Opt. Express 2, 2484 (2011).
    [CrossRef]
  5. C. Y. Xu, C. Vinegoni, T. S. Ralston, W. Luo, W. Tan, and S. A. Boppart, Opt. Lett. 31, 1079 (2006).
    [CrossRef]
  6. F. Zernike, Science 121, 345 (1955).
    [CrossRef]
  7. S. Gonzalez and Z. Tannous, J. Am. Acad. Dermatol. 47, 869 (2002).
    [CrossRef]
  8. S. F. Nee and H. E. Bennett, J. Opt. Soc. Am. A 10, 2076 (1993).
    [CrossRef]
  9. C. B. Kim and C. B. Su, Meas. Sci. Technol. 15, 1683(2004).
    [CrossRef]
  10. A. Y. Nassif, Appl. Opt. 36, 779 (1997).
    [CrossRef]
  11. F. L. McCrackin, E. Passaglia, R. R. Stromberg, and H. L. Steinberg, J. Res. Natl. Inst. Stan. 106, 589 (2001).
    [CrossRef]
  12. P. Marteau, G. Montixi, J. Obriot, T. K. Bose, and J. M. S. Arnaud, Rev. Sci. Instrum. 62, 42 (1991).
    [CrossRef]
  13. E. Cuche, P. Marquet, and C. Depeursinge, Appl. Opt. 38, 6994 (1999).
    [CrossRef]
  14. T. Ikeda, G. Popescu, R. R. Dasari, and M. S. Feld, Opt. Lett. 30, 1165 (2005).
    [CrossRef]
  15. E. Sanchez-Ortiga, P. Ferraro, M. Martinez-Corral, G. Saavedra, and A. Doblas, J. Opt. Soc. Am. A 28, 1410(2011).
    [CrossRef]
  16. N. Cardenas, S. Kumar, and S. Mohanty, Appl. Phys. Lett. 101, 203702 (2012).
    [CrossRef]
  17. B. Bhaduri, H. Pham, M. Mir, and G. Popescu, Opt. Lett. 37, 1094 (2012).
    [CrossRef]
  18. N. Cardenas, N. Ingle, L. Yu, and S. K. Mohanty, Proc. SPIE 7904, 790409 (2011).
  19. R. M. Goldstein, H. A. Zebker, and C. L. Werner, Radio Sci. 23, 713 (1988).
    [CrossRef]
  20. P. Ferraro, S. De Nicola, A. Finizio, G. Coppola, S. Grilli, C. Magro, and G. Pierattini, Appl. Opt. 42, 1938 (2003).
    [CrossRef]

2012 (2)

N. Cardenas, S. Kumar, and S. Mohanty, Appl. Phys. Lett. 101, 203702 (2012).
[CrossRef]

B. Bhaduri, H. Pham, M. Mir, and G. Popescu, Opt. Lett. 37, 1094 (2012).
[CrossRef]

2011 (4)

2010 (1)

W. Yang, S. Lee, J. Lee, Y. Bae, and D. Kim, J. Biomed. Opt. 15, 045005 (2010).
[CrossRef]

2008 (1)

Y. K. Park, M. Diez-Silva, G. Popescu, G. Lykotrafitis, W. S. Choi, M. S. Feld, and S. Suresh, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105, 13730 (2008).
[CrossRef]

2006 (1)

2005 (1)

2004 (1)

C. B. Kim and C. B. Su, Meas. Sci. Technol. 15, 1683(2004).
[CrossRef]

2003 (1)

2002 (1)

S. Gonzalez and Z. Tannous, J. Am. Acad. Dermatol. 47, 869 (2002).
[CrossRef]

2001 (1)

F. L. McCrackin, E. Passaglia, R. R. Stromberg, and H. L. Steinberg, J. Res. Natl. Inst. Stan. 106, 589 (2001).
[CrossRef]

1999 (1)

1997 (1)

1993 (1)

1991 (1)

P. Marteau, G. Montixi, J. Obriot, T. K. Bose, and J. M. S. Arnaud, Rev. Sci. Instrum. 62, 42 (1991).
[CrossRef]

1988 (1)

R. M. Goldstein, H. A. Zebker, and C. L. Werner, Radio Sci. 23, 713 (1988).
[CrossRef]

1955 (1)

F. Zernike, Science 121, 345 (1955).
[CrossRef]

Arnaud, J. M. S.

P. Marteau, G. Montixi, J. Obriot, T. K. Bose, and J. M. S. Arnaud, Rev. Sci. Instrum. 62, 42 (1991).
[CrossRef]

Bae, Y.

W. Yang, S. Lee, J. Lee, Y. Bae, and D. Kim, J. Biomed. Opt. 15, 045005 (2010).
[CrossRef]

Barman, I.

Bennett, H. E.

Bhaduri, B.

Boppart, S. A.

Bose, T. K.

P. Marteau, G. Montixi, J. Obriot, T. K. Bose, and J. M. S. Arnaud, Rev. Sci. Instrum. 62, 42 (1991).
[CrossRef]

Cardenas, N.

N. Cardenas, S. Kumar, and S. Mohanty, Appl. Phys. Lett. 101, 203702 (2012).
[CrossRef]

N. Cardenas, L. Yu, and S. K. Mohanty, Proc. SPIE 7897, 78971J (2011).
[CrossRef]

N. Cardenas, N. Ingle, L. Yu, and S. K. Mohanty, Proc. SPIE 7904, 790409 (2011).

Choi, W. S.

Y. K. Park, M. Diez-Silva, G. Popescu, G. Lykotrafitis, W. S. Choi, M. S. Feld, and S. Suresh, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105, 13730 (2008).
[CrossRef]

Coppola, G.

Cuche, E.

Dasari, R. R.

De Nicola, S.

Depeursinge, C.

Diez-Silva, M.

Y. K. Park, M. Diez-Silva, G. Popescu, G. Lykotrafitis, W. S. Choi, M. S. Feld, and S. Suresh, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105, 13730 (2008).
[CrossRef]

Dingari, N. C.

Doblas, A.

Feld, M. S.

Ferraro, P.

Finizio, A.

Goldfless, S. J.

Goldstein, R. M.

R. M. Goldstein, H. A. Zebker, and C. L. Werner, Radio Sci. 23, 713 (1988).
[CrossRef]

Gonzalez, S.

S. Gonzalez and Z. Tannous, J. Am. Acad. Dermatol. 47, 869 (2002).
[CrossRef]

Grilli, S.

Ikeda, T.

Ingle, N.

N. Cardenas, N. Ingle, L. Yu, and S. K. Mohanty, Proc. SPIE 7904, 790409 (2011).

Kang, J. W.

Kim, C. B.

C. B. Kim and C. B. Su, Meas. Sci. Technol. 15, 1683(2004).
[CrossRef]

Kim, D.

W. Yang, S. Lee, J. Lee, Y. Bae, and D. Kim, J. Biomed. Opt. 15, 045005 (2010).
[CrossRef]

Kong, C. R.

Kumar, S.

N. Cardenas, S. Kumar, and S. Mohanty, Appl. Phys. Lett. 101, 203702 (2012).
[CrossRef]

Lee, J.

W. Yang, S. Lee, J. Lee, Y. Bae, and D. Kim, J. Biomed. Opt. 15, 045005 (2010).
[CrossRef]

Lee, S.

W. Yang, S. Lee, J. Lee, Y. Bae, and D. Kim, J. Biomed. Opt. 15, 045005 (2010).
[CrossRef]

Lue, N.

Luo, W.

Lykotrafitis, G.

Y. K. Park, M. Diez-Silva, G. Popescu, G. Lykotrafitis, W. S. Choi, M. S. Feld, and S. Suresh, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105, 13730 (2008).
[CrossRef]

Magro, C.

Marquet, P.

Marteau, P.

P. Marteau, G. Montixi, J. Obriot, T. K. Bose, and J. M. S. Arnaud, Rev. Sci. Instrum. 62, 42 (1991).
[CrossRef]

Martinez-Corral, M.

McCrackin, F. L.

F. L. McCrackin, E. Passaglia, R. R. Stromberg, and H. L. Steinberg, J. Res. Natl. Inst. Stan. 106, 589 (2001).
[CrossRef]

Mir, M.

Mohanty, S.

N. Cardenas, S. Kumar, and S. Mohanty, Appl. Phys. Lett. 101, 203702 (2012).
[CrossRef]

Mohanty, S. K.

N. Cardenas, L. Yu, and S. K. Mohanty, Proc. SPIE 7897, 78971J (2011).
[CrossRef]

N. Cardenas, N. Ingle, L. Yu, and S. K. Mohanty, Proc. SPIE 7904, 790409 (2011).

Montixi, G.

P. Marteau, G. Montixi, J. Obriot, T. K. Bose, and J. M. S. Arnaud, Rev. Sci. Instrum. 62, 42 (1991).
[CrossRef]

Nassif, A. Y.

Nee, S. F.

Niles, J. C.

Obriot, J.

P. Marteau, G. Montixi, J. Obriot, T. K. Bose, and J. M. S. Arnaud, Rev. Sci. Instrum. 62, 42 (1991).
[CrossRef]

Park, Y. K.

Y. K. Park, M. Diez-Silva, G. Popescu, G. Lykotrafitis, W. S. Choi, M. S. Feld, and S. Suresh, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105, 13730 (2008).
[CrossRef]

Passaglia, E.

F. L. McCrackin, E. Passaglia, R. R. Stromberg, and H. L. Steinberg, J. Res. Natl. Inst. Stan. 106, 589 (2001).
[CrossRef]

Pham, H.

Pierattini, G.

Popescu, G.

B. Bhaduri, H. Pham, M. Mir, and G. Popescu, Opt. Lett. 37, 1094 (2012).
[CrossRef]

Y. K. Park, M. Diez-Silva, G. Popescu, G. Lykotrafitis, W. S. Choi, M. S. Feld, and S. Suresh, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105, 13730 (2008).
[CrossRef]

T. Ikeda, G. Popescu, R. R. Dasari, and M. S. Feld, Opt. Lett. 30, 1165 (2005).
[CrossRef]

Ralston, T. S.

Saavedra, G.

Sanchez-Ortiga, E.

Steinberg, H. L.

F. L. McCrackin, E. Passaglia, R. R. Stromberg, and H. L. Steinberg, J. Res. Natl. Inst. Stan. 106, 589 (2001).
[CrossRef]

Stromberg, R. R.

F. L. McCrackin, E. Passaglia, R. R. Stromberg, and H. L. Steinberg, J. Res. Natl. Inst. Stan. 106, 589 (2001).
[CrossRef]

Su, C. B.

C. B. Kim and C. B. Su, Meas. Sci. Technol. 15, 1683(2004).
[CrossRef]

Suresh, S.

Y. K. Park, M. Diez-Silva, G. Popescu, G. Lykotrafitis, W. S. Choi, M. S. Feld, and S. Suresh, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105, 13730 (2008).
[CrossRef]

Tan, W.

Tannous, Z.

S. Gonzalez and Z. Tannous, J. Am. Acad. Dermatol. 47, 869 (2002).
[CrossRef]

Vinegoni, C.

Werner, C. L.

R. M. Goldstein, H. A. Zebker, and C. L. Werner, Radio Sci. 23, 713 (1988).
[CrossRef]

Xu, C. Y.

Yang, W.

W. Yang, S. Lee, J. Lee, Y. Bae, and D. Kim, J. Biomed. Opt. 15, 045005 (2010).
[CrossRef]

Yu, L.

N. Cardenas, L. Yu, and S. K. Mohanty, Proc. SPIE 7897, 78971J (2011).
[CrossRef]

N. Cardenas, N. Ingle, L. Yu, and S. K. Mohanty, Proc. SPIE 7904, 790409 (2011).

Zebker, H. A.

R. M. Goldstein, H. A. Zebker, and C. L. Werner, Radio Sci. 23, 713 (1988).
[CrossRef]

Zernike, F.

F. Zernike, Science 121, 345 (1955).
[CrossRef]

Appl. Opt. (3)

Appl. Phys. Lett. (1)

N. Cardenas, S. Kumar, and S. Mohanty, Appl. Phys. Lett. 101, 203702 (2012).
[CrossRef]

Biomed. Opt. Express (1)

J. Am. Acad. Dermatol. (1)

S. Gonzalez and Z. Tannous, J. Am. Acad. Dermatol. 47, 869 (2002).
[CrossRef]

J. Biomed. Opt. (1)

W. Yang, S. Lee, J. Lee, Y. Bae, and D. Kim, J. Biomed. Opt. 15, 045005 (2010).
[CrossRef]

J. Opt. Soc. Am. A (2)

J. Res. Natl. Inst. Stan. (1)

F. L. McCrackin, E. Passaglia, R. R. Stromberg, and H. L. Steinberg, J. Res. Natl. Inst. Stan. 106, 589 (2001).
[CrossRef]

Meas. Sci. Technol. (1)

C. B. Kim and C. B. Su, Meas. Sci. Technol. 15, 1683(2004).
[CrossRef]

Opt. Lett. (3)

Proc. Natl. Acad. Sci. USA (1)

Y. K. Park, M. Diez-Silva, G. Popescu, G. Lykotrafitis, W. S. Choi, M. S. Feld, and S. Suresh, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105, 13730 (2008).
[CrossRef]

Proc. SPIE (2)

N. Cardenas, L. Yu, and S. K. Mohanty, Proc. SPIE 7897, 78971J (2011).
[CrossRef]

N. Cardenas, N. Ingle, L. Yu, and S. K. Mohanty, Proc. SPIE 7904, 790409 (2011).

Radio Sci. (1)

R. M. Goldstein, H. A. Zebker, and C. L. Werner, Radio Sci. 23, 713 (1988).
[CrossRef]

Rev. Sci. Instrum. (1)

P. Marteau, G. Montixi, J. Obriot, T. K. Bose, and J. M. S. Arnaud, Rev. Sci. Instrum. 62, 42 (1991).
[CrossRef]

Science (1)

F. Zernike, Science 121, 345 (1955).
[CrossRef]

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 of the quantitative phase imaging system. LAS, laser; CL, condenser lens; SC, sample chamber; MO, microscope objective; M1-3, mirrors; BS1 & BS2, beam splitter; PH, pin hole.

Fig. 2.
Fig. 2.

Polystyrene microsphere (3 μm) at intermediate stages of geometric thickness/refractive index decoupling process. (a) Captured interference fringes of sphere in ethanol. (b) Wrapped phase image of the sphere in ethanol. (c) Unwrapped phase map of sphere in ethanol. (d) Captured interference fringes of sphere in oil. (e) Wrapped phase image of sphere in oil. (f) Unwrapped phase map sphere in oil.

Fig. 3.
Fig. 3.

(a) Geometric thickness map of 3 μm polystyrene microsphere. (b) Line profiles of phase, thickness, and calculated refractive index along the line.

Equations (3)

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

d=λΔϕ2πΔn,
ns=(λΔϕ12πd+n1)=(λΔϕ22πd+n2).
d=λ(Δϕ1Δϕ2)2π(n2n1).

Metrics