Abstract

We demonstrate a novel polarization-sensitive optical frequency domain imaging system employing passive polarization multiplexing. Simple modification of a fiber delay line in the wavelength-swept light source enables illumination with two perpendicular polarizations that are required for determination of the Stokes vector components of the light reflected from each depth of the tissue. This simple all-passive approach provides a robust and low-cost solution for PS imaging replacing relatively complex conventional schemes such as polarization modulation or frequency-encoded polarization multiplexing.

© 2014 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. M. R. Hee, D. Huang, E. A. Swanson, and J. G. Fujimoto, J. Opt. Soc. Am. B 9, 903 (1992).
    [CrossRef]
  2. C. E. Saxer, J. F. de Boer, B. H. Park, Y. Zhao, Z. Chen, and J. S. Nelson, Opt. Lett. 25, 1355 (2000).
    [CrossRef]
  3. J. F. de Boer, T. E. Milner, M. J. C. van Gemert, and J. S. Nelson, Opt. Lett. 22, 934 (1997).
    [CrossRef]
  4. E. Götzinger, B. Baumann, M. Pircher, and C. K. Hitzenberger, Opt. Express 17, 22704 (2009).
    [CrossRef]
  5. S. H. Yun, G. J. Tearney, B. J. Vakoc, M. Shishkov, W. Y. Oh, A. E. Desjardins, M. J. Suter, R. C. Chan, J. A. Evans, I. K. Jang, N. S. Nishioka, J. F. de Boer, and B. E. Bouma, Nat. Med. 12, 1429 (2006).
    [CrossRef]
  6. B. J. Vakoc, M. Shishkov, S. H. Yun, W. Y. Oh, M. J. Suter, A. E. Desjardins, J. A. Evans, N. S. Nishioka, G. J. Tearney, and B. E. Bouma, Gastrointest. Endosc. 65, 898 (2007).
  7. B. H. Park, M. C. Pierce, B. Cense, and J. F. de Boer, Opt. Express 11, 782 (2003).
    [CrossRef]
  8. W. Y. Oh, S. H. Yun, B. J. Vakoc, M. Shishkov, A. E. Desjardins, B. H. Park, J. F. de Boer, G. J. Tearney, and B. E. Bouma, Opt. Express 16, 1096 (2008).
    [CrossRef]
  9. W. Y. Oh, B. J. Vakoc, S. H. Yun, G. J. Tearney, and B. E. Bouma, Opt. Lett. 33, 1330 (2008).
    [CrossRef]
  10. B. Baumann, W. Choi, B. Potsaid, D. Huang, J. S. Duker, and J. G. Fujimoto, Opt. Express 20, 10229 (2012).
    [CrossRef]
  11. Y. Lim, Y. Hong, L. Duan, M. Yamanari, and Y. Yasuno, Opt. Lett. 37, 1958 (2012).
    [CrossRef]
  12. W. Wieser, G. Palte, C. M. Eigenwillig, B. R. Biedermann, T. Pfeiffer, and R. Huber, Opt. Express 20, 9819 (2012).
    [CrossRef]
  13. W. Y. Oh, B. J. Vakoc, M. Shishkov, G. J. Tearney, and B. E. Bouma, Opt. Lett. 35, 2919 (2010).
    [CrossRef]
  14. H. S. Cho, S.-J. Jang, K. Kim, A. V. Dan-Chin-Yu, M. Shishkov, B. E. Bouma, and W. Y. Oh, Biomed. Opt. Express 5, 223 (2014).
    [CrossRef]
  15. W. Wieser, B. R. Biedermann, T. Klein, C. M. Eigenwillig, and R. Huber, Opt. Express 18, 14685 (2010).
    [CrossRef]
  16. T. Klein, W. Wieser, C. M. Eigenwillig, B. R. Biedermann, and R. Huber, Opt. Express 19, 3044 (2011).
    [CrossRef]
  17. S. H. Yun, G. J. Tearney, J. F. de Boer, and B. E. Bouma, Opt. Express 12, 4822 (2004).
    [CrossRef]
  18. M. Villiger, E. Z. Zhang, S. K. Nadkarni, W. Y. Oh, B. E. Bouma, and B. J. Vakoc, Opt. Lett. 38, 923 (2013).
    [CrossRef]
  19. M. Villiger, E. Z. Zhang, S. K. Nadkarni, W. Y. Oh, B. J. Vakoc, and B. E. Bouma, Opt. Express 21, 16353 (2013).
    [CrossRef]
  20. E. Z. Zhang, W. Y. Oh, M. L. Villiger, L. Chen, B. E. Bouma, and B. J. Vakoc, Opt. Express 21, 1163 (2013).
    [CrossRef]

2014 (1)

2013 (3)

2012 (3)

2011 (1)

2010 (2)

2009 (1)

2008 (2)

2007 (1)

B. J. Vakoc, M. Shishkov, S. H. Yun, W. Y. Oh, M. J. Suter, A. E. Desjardins, J. A. Evans, N. S. Nishioka, G. J. Tearney, and B. E. Bouma, Gastrointest. Endosc. 65, 898 (2007).

2006 (1)

S. H. Yun, G. J. Tearney, B. J. Vakoc, M. Shishkov, W. Y. Oh, A. E. Desjardins, M. J. Suter, R. C. Chan, J. A. Evans, I. K. Jang, N. S. Nishioka, J. F. de Boer, and B. E. Bouma, Nat. Med. 12, 1429 (2006).
[CrossRef]

2004 (1)

2003 (1)

2000 (1)

1997 (1)

1992 (1)

Baumann, B.

Biedermann, B. R.

Bouma, B. E.

Cense, B.

Chan, R. C.

S. H. Yun, G. J. Tearney, B. J. Vakoc, M. Shishkov, W. Y. Oh, A. E. Desjardins, M. J. Suter, R. C. Chan, J. A. Evans, I. K. Jang, N. S. Nishioka, J. F. de Boer, and B. E. Bouma, Nat. Med. 12, 1429 (2006).
[CrossRef]

Chen, L.

Chen, Z.

Cho, H. S.

Choi, W.

Dan-Chin-Yu, A. V.

de Boer, J. F.

Desjardins, A. E.

W. Y. Oh, S. H. Yun, B. J. Vakoc, M. Shishkov, A. E. Desjardins, B. H. Park, J. F. de Boer, G. J. Tearney, and B. E. Bouma, Opt. Express 16, 1096 (2008).
[CrossRef]

B. J. Vakoc, M. Shishkov, S. H. Yun, W. Y. Oh, M. J. Suter, A. E. Desjardins, J. A. Evans, N. S. Nishioka, G. J. Tearney, and B. E. Bouma, Gastrointest. Endosc. 65, 898 (2007).

S. H. Yun, G. J. Tearney, B. J. Vakoc, M. Shishkov, W. Y. Oh, A. E. Desjardins, M. J. Suter, R. C. Chan, J. A. Evans, I. K. Jang, N. S. Nishioka, J. F. de Boer, and B. E. Bouma, Nat. Med. 12, 1429 (2006).
[CrossRef]

Duan, L.

Duker, J. S.

Eigenwillig, C. M.

Evans, J. A.

B. J. Vakoc, M. Shishkov, S. H. Yun, W. Y. Oh, M. J. Suter, A. E. Desjardins, J. A. Evans, N. S. Nishioka, G. J. Tearney, and B. E. Bouma, Gastrointest. Endosc. 65, 898 (2007).

S. H. Yun, G. J. Tearney, B. J. Vakoc, M. Shishkov, W. Y. Oh, A. E. Desjardins, M. J. Suter, R. C. Chan, J. A. Evans, I. K. Jang, N. S. Nishioka, J. F. de Boer, and B. E. Bouma, Nat. Med. 12, 1429 (2006).
[CrossRef]

Fujimoto, J. G.

Götzinger, E.

Hee, M. R.

Hitzenberger, C. K.

Hong, Y.

Huang, D.

Huber, R.

Jang, I. K.

S. H. Yun, G. J. Tearney, B. J. Vakoc, M. Shishkov, W. Y. Oh, A. E. Desjardins, M. J. Suter, R. C. Chan, J. A. Evans, I. K. Jang, N. S. Nishioka, J. F. de Boer, and B. E. Bouma, Nat. Med. 12, 1429 (2006).
[CrossRef]

Jang, S.-J.

Kim, K.

Klein, T.

Lim, Y.

Milner, T. E.

Nadkarni, S. K.

Nelson, J. S.

Nishioka, N. S.

B. J. Vakoc, M. Shishkov, S. H. Yun, W. Y. Oh, M. J. Suter, A. E. Desjardins, J. A. Evans, N. S. Nishioka, G. J. Tearney, and B. E. Bouma, Gastrointest. Endosc. 65, 898 (2007).

S. H. Yun, G. J. Tearney, B. J. Vakoc, M. Shishkov, W. Y. Oh, A. E. Desjardins, M. J. Suter, R. C. Chan, J. A. Evans, I. K. Jang, N. S. Nishioka, J. F. de Boer, and B. E. Bouma, Nat. Med. 12, 1429 (2006).
[CrossRef]

Oh, W. Y.

Palte, G.

Park, B. H.

Pfeiffer, T.

Pierce, M. C.

Pircher, M.

Potsaid, B.

Saxer, C. E.

Shishkov, M.

H. S. Cho, S.-J. Jang, K. Kim, A. V. Dan-Chin-Yu, M. Shishkov, B. E. Bouma, and W. Y. Oh, Biomed. Opt. Express 5, 223 (2014).
[CrossRef]

W. Y. Oh, B. J. Vakoc, M. Shishkov, G. J. Tearney, and B. E. Bouma, Opt. Lett. 35, 2919 (2010).
[CrossRef]

W. Y. Oh, S. H. Yun, B. J. Vakoc, M. Shishkov, A. E. Desjardins, B. H. Park, J. F. de Boer, G. J. Tearney, and B. E. Bouma, Opt. Express 16, 1096 (2008).
[CrossRef]

B. J. Vakoc, M. Shishkov, S. H. Yun, W. Y. Oh, M. J. Suter, A. E. Desjardins, J. A. Evans, N. S. Nishioka, G. J. Tearney, and B. E. Bouma, Gastrointest. Endosc. 65, 898 (2007).

S. H. Yun, G. J. Tearney, B. J. Vakoc, M. Shishkov, W. Y. Oh, A. E. Desjardins, M. J. Suter, R. C. Chan, J. A. Evans, I. K. Jang, N. S. Nishioka, J. F. de Boer, and B. E. Bouma, Nat. Med. 12, 1429 (2006).
[CrossRef]

Suter, M. J.

B. J. Vakoc, M. Shishkov, S. H. Yun, W. Y. Oh, M. J. Suter, A. E. Desjardins, J. A. Evans, N. S. Nishioka, G. J. Tearney, and B. E. Bouma, Gastrointest. Endosc. 65, 898 (2007).

S. H. Yun, G. J. Tearney, B. J. Vakoc, M. Shishkov, W. Y. Oh, A. E. Desjardins, M. J. Suter, R. C. Chan, J. A. Evans, I. K. Jang, N. S. Nishioka, J. F. de Boer, and B. E. Bouma, Nat. Med. 12, 1429 (2006).
[CrossRef]

Swanson, E. A.

Tearney, G. J.

W. Y. Oh, B. J. Vakoc, M. Shishkov, G. J. Tearney, and B. E. Bouma, Opt. Lett. 35, 2919 (2010).
[CrossRef]

W. Y. Oh, B. J. Vakoc, S. H. Yun, G. J. Tearney, and B. E. Bouma, Opt. Lett. 33, 1330 (2008).
[CrossRef]

W. Y. Oh, S. H. Yun, B. J. Vakoc, M. Shishkov, A. E. Desjardins, B. H. Park, J. F. de Boer, G. J. Tearney, and B. E. Bouma, Opt. Express 16, 1096 (2008).
[CrossRef]

B. J. Vakoc, M. Shishkov, S. H. Yun, W. Y. Oh, M. J. Suter, A. E. Desjardins, J. A. Evans, N. S. Nishioka, G. J. Tearney, and B. E. Bouma, Gastrointest. Endosc. 65, 898 (2007).

S. H. Yun, G. J. Tearney, B. J. Vakoc, M. Shishkov, W. Y. Oh, A. E. Desjardins, M. J. Suter, R. C. Chan, J. A. Evans, I. K. Jang, N. S. Nishioka, J. F. de Boer, and B. E. Bouma, Nat. Med. 12, 1429 (2006).
[CrossRef]

S. H. Yun, G. J. Tearney, J. F. de Boer, and B. E. Bouma, Opt. Express 12, 4822 (2004).
[CrossRef]

Vakoc, B. J.

van Gemert, M. J. C.

Villiger, M.

Villiger, M. L.

Wieser, W.

Yamanari, M.

Yasuno, Y.

Yun, S. H.

W. Y. Oh, S. H. Yun, B. J. Vakoc, M. Shishkov, A. E. Desjardins, B. H. Park, J. F. de Boer, G. J. Tearney, and B. E. Bouma, Opt. Express 16, 1096 (2008).
[CrossRef]

W. Y. Oh, B. J. Vakoc, S. H. Yun, G. J. Tearney, and B. E. Bouma, Opt. Lett. 33, 1330 (2008).
[CrossRef]

B. J. Vakoc, M. Shishkov, S. H. Yun, W. Y. Oh, M. J. Suter, A. E. Desjardins, J. A. Evans, N. S. Nishioka, G. J. Tearney, and B. E. Bouma, Gastrointest. Endosc. 65, 898 (2007).

S. H. Yun, G. J. Tearney, B. J. Vakoc, M. Shishkov, W. Y. Oh, A. E. Desjardins, M. J. Suter, R. C. Chan, J. A. Evans, I. K. Jang, N. S. Nishioka, J. F. de Boer, and B. E. Bouma, Nat. Med. 12, 1429 (2006).
[CrossRef]

S. H. Yun, G. J. Tearney, J. F. de Boer, and B. E. Bouma, Opt. Express 12, 4822 (2004).
[CrossRef]

Zhang, E. Z.

Zhao, Y.

Biomed. Opt. Express (1)

Gastrointest. Endosc. (1)

B. J. Vakoc, M. Shishkov, S. H. Yun, W. Y. Oh, M. J. Suter, A. E. Desjardins, J. A. Evans, N. S. Nishioka, G. J. Tearney, and B. E. Bouma, Gastrointest. Endosc. 65, 898 (2007).

J. Opt. Soc. Am. B (1)

Nat. Med. (1)

S. H. Yun, G. J. Tearney, B. J. Vakoc, M. Shishkov, W. Y. Oh, A. E. Desjardins, M. J. Suter, R. C. Chan, J. A. Evans, I. K. Jang, N. S. Nishioka, J. F. de Boer, and B. E. Bouma, Nat. Med. 12, 1429 (2006).
[CrossRef]

Opt. Express (10)

Opt. Lett. (6)

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.

Schematic diagrams of (a) a conventional wavelength-swept light source with a fiber delay line and a polarization modulator and (b) a proposed wavelength-swept light source with a passively polarization-multiplexing fiber delay line for PS-OFDI. Configurations of wavelength-swept light sources of (c) conventional and (d) newly proposed schemes. WSL, wavelength-swept laser; FDL, fiber delay line; BOA, booster optical amplifier; PM, polarization modulator; Coll, collimator; BS, cube beam splitter; PI-BOA, polarization-insensitive BOA; SOA, semiconductor optical amplifier; TFPF, tunable Fabry–Perot filter; MCU, microcontroller unit; and PC, polarization controller.

Fig. 2.
Fig. 2.

Laser output (a) trace and (b) spectra.

Fig. 3.
Fig. 3.

PS-OFDI setup with the passively polarization-multiplexed wavelength-swept light source. Circ, Circulator; GM, galvanometric mirror scanner; RM, reference mirror; FBG, fiber Bragg grating; FS, frequency shifter; AMTIR, AMTIR dummy glass block; and PBS, polarization beam splitter.

Fig. 4.
Fig. 4.

(a) Normalized Stokes vectors of a partial reflector plotted on Poincaré sphere. Intensity and local birefringence images of (b) and (c) rubber phantoms, and (d) chicken tendon and muscle tissue. NS-RP, non-strained rubber phantom; S-RP, strained rubber phantom. Scale bar: 500 μm.

Metrics