VCSEL technology for ultrahigh speed OCT retinal and anterior eye imaging

用于超高速 OCT 视网膜和前眼成像的 VCSEL 技术

基本信息

  • 批准号:
    8542859
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 49.37万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2012
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2012-09-30 至 2015-09-29
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): The ultimate goal of this program is to enable a new generation of high performance, low cost ophthalmic Optical Coherence Tomography OCT technology based on new MEMS-tunable vertical cavity surface-emitting laser (MEMS-VCSEL) swept light sources. This will be accomplished by developing, validating, and commercializing VCSEL technology for swept source OCT (SS-OCT) at 850nm and 1050nm wavelengths used for ophthalmic imaging. This work builds upon strong preliminary data using optically pumped VCSELs for OCT at both 1310nm and 1050nm obtained by Praevium Research and collaborators at the Massachusetts Institute of Technology (MIT). This prior work has demonstrated numerous performance advantages of VCSELs for SS-OCT imaging. The unique features of VCSELs enable fundamental axial scan rates up to 1MHz, 20-40x faster than current commercial spectral domain OCT (SD-OCT) ophthalmic systems, adjustable sweep rates enabling high speed and long imaging range operating regimes, with imaging ranges >10x more than commercial SD-OCT ophthalmic systems. These advantages promise to enable a cost-effective, multi-modal OCT instrument capable of retinal, anterior eye and axial eye length imaging. This new generation of ophthalmic technology will enable wide field 3D-OCT retinal imaging for assessing retinal pathology, imaging the anterior eye for improved refractive power measurement, and axial eye length imaging for improved intraocular lens (IOL) implant assessment. The unique performance features of VCSELs will also facilitate functional imaging such as Doppler and polarization-sensitive OCT (PS-OCT). The proposed program will build upon results from optically pumped, amplified 1310nm VCSELs from Praevium Research under a previous NIH-funded effort on VCSELs for OCT cancer imaging, to develop new electrically pumped, high power VCSELs at 850nm and 1050nm for ophthalmic imaging. These advances are made feasible by lower power requirements for ophthalmic OCT and mature Gallium Arsenide materials. A pure electrically pumped VCSEL technology would represent the first monolithic wafer-scale laser source for SS-OCT, significantly reducing the cost of laser sources and OCT systems. This would in turn enable penetration of ophthalmic OCT into new markets and clinical settings. These broad goals will be realized by addressing laser development, OCT system development, and clinical system validation. VCSEL performance will be increased by incorporating advanced designs and processing methods, with each generation of VCSELs integrated into ongoing clinical studies with collaborators in retinal, whole eye, and anterior eye imaging.
描述(由申请人提供):该程序的最终目标是使新一代的高性能,低成本的眼镜相干断层扫描OCT OCT技术基于新的MEMS可调垂直腔腔表面发射激光(MEMS-VCSEL)扫描光源。这将通过在850nm和1050nm波长中开发,验证和商业化VCSEL技术的VCSEL技术,用于眼科成像。这项工作以强大的初步数据为基础,该数据使用Massachusetts技术研究所(MIT)的Praevium Research和合作者获得的1310nm和1050nm的OCT进行了光学泵送VCSEL。这项先前的工作证明了用于SS-OCT成像的VCSEL的众多性能优势。 VCSELS的独特功能使基本的轴向扫描速率高达1MHz,比当前的商业光谱域OCT(SD-OCT)眼科系统快20-40倍,可调节的扫描速率可调节高速和长时间成像范围操作方案,其成像范围> 10x> 10x> 10倍> 10倍的SD-OCT Systems。这些优势有望使能够具有视网膜,前眼和轴向眼长成像的具有成本效益的多模式OCT仪器。这种新一代的眼科技术将使广阔的场3D-OCT视网膜成像评估视网膜病理学,成像前眼,以改善折射率测量,以及轴向眼长成像,以改善眼内透镜(IOL)植入物评估。 VCSEL的独特性能还将促进功能成像,例如多普勒和对极化敏感的OCT(PS-OCT)。提出的计划将基于在先前对VCSELS进行OCT癌成像的NIH资助的努力下的光学泵送,扩增1310nm VCSEL的结果,以开发新的电气泵送,在850nm和1050nm的高功率VCSEL,用于眼部成像。这些进步是通过较低的芳香族OCT和成熟的砷化甲苯固体材料的较低功率要求使这些进步的。纯电泵送的VCSEL技术将代表SS-OCT的第一个单片晶圆尺度激光源,大大降低了激光源和OCT系统的成本。反过来,这将使眼科OCT渗透到新市场和临床环境中。这些广泛的目标将通过解决激光开发,OCT系统开发和临床系统验证来实现。通过合并高级设计和处理方法,将提高VCSEL性能,每一代VCSEL都集成到正在进行的临床研究中,与视网膜,全眼和前眼 成像。

项目成果

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