이 연구실은 광간섭단층촬영(OCT)을 핵심 플랫폼으로 삼아 생체 조직의 미세 구조를 비침습적으로 고해상도 영상화하는 기술을 연구한다. 특히 안과, 혈관, 뇌조직과 같이 미세한 구조 변화가 질환 진단에 직접 연결되는 영역에서 OCT의 성능을 높이고, 실제 임상에서 활용 가능한 영상 시스템으로 발전시키는 데 초점을 둔다. 단순한 단층 영상 획득을 넘어 구조 정보와 기능 정보를 함께 제공하는 정밀 의료 영상 기술을 구축하는 것이 중요한 목표이다. 연구 방법 측면에서는 고속 스윕 광원, 짧은 공진기 기반 파장 스위핑 레이저, 위상 잠금 기술, 편광 민감 검출, 혈류 및 미세혈관 조영 알고리즘 등 광학·전자·신호처리 기술이 융합된다. 안과 분야에서는 망막과 각막, 마이봄샘 등의 세부 구조를 선명하게 관찰하기 위한 영상 하드웨어와 영상 분할·정량화 기법이 함께 개발된다. 또한 심혈관 및 종양 경계 분석을 위해 파장 의존 흡수 특성과 조직 산란 특성을 동시에 활용하는 기능형 OCT 및 분광 기반 OCT 연구도 수행된다. 이러한 연구는 황반변성, 당뇨망막병증, 안구건조증, 죽상경화반, 뇌종양과 같은 질환의 조기 진단과 치료 모니터링에 직접적인 파급효과를 가진다. 더 나아가 초고속·고감도 영상 기술은 임상 진단 장비의 성능 향상뿐 아니라 국산 의료기기 개발과 사업화에도 기여할 수 있다. 연구실의 성과는 안과용 다기능 영상기기, 혈관 내시경형 OCT, 종양 경계 분석 시스템 등으로 확장되며, 정밀의료와 디지털 헬스케어를 연결하는 기반 기술로 발전하고 있다.

이 연구실은 광음향 효과를 이용해 생체 조직의 광흡수 특성을 영상화하고, 여기에 편광 및 이색성 정보를 결합하여 조직의 방향성·이방성·분자 선택성을 정밀하게 분석하는 연구를 수행한다. 기존 광학 영상이 반사와 산란 중심의 정보를 제공했다면, 광음향 영상은 흡수 대비를 기반으로 보다 기능적인 생체 정보를 제공할 수 있다는 장점이 있다. 특히 콜라겐성 조직, 섬유성 조직, 죽상경화 조직과 같이 구조적 정렬이 중요한 조직에서 편광 기반 광음향 분석은 매우 큰 진단적 의미를 가진다. 주요 연구 내용에는 dichroism-sensitive photoacoustic microscopy, 조직 편광계측, 방위각 매핑, 이방성 정량화, 그리고 조직 배열을 이용한 기계적 특성 추정이 포함된다. 이는 단순히 이미지를 얻는 수준을 넘어, 조직의 섬유 정렬 방향이나 병변의 미세 구조적 변화를 수치화하는 방향으로 나아간다. 또한 단일 스캔 기능형 광음향 현미경, 파장 가변 광원, 비접촉 레이저-초음파 기반 계측 등과 연계되어 생체뿐 아니라 재료와 박막 측정 등 응용 범위도 확장되고 있다. 이 연구의 의의는 질환 조직의 구조적 변화를 조기에 포착하고, 기존 영상기법에서 놓치기 쉬운 미세한 기능 차이를 진단 정보로 바꿀 수 있다는 점이다. 근골격계, 심혈관계, 폐섬유화, 종양성 조직 등에서 조직의 배열과 성분 변화를 동시에 판별할 수 있어 향후 정밀진단과 수술 가이드 분야에서 활용 가능성이 높다. 궁극적으로는 분광·편광·광음향을 통합한 차세대 멀티모달 이미징 기술로 발전하여, 생체조직의 형태와 기능을 함께 읽는 고도화된 의료 영상 플랫폼을 지향한다.

이 연구실은 바이오-의광학 응용을 위한 핵심 하드웨어로서 레이저 광원과 광학 시스템을 직접 설계·구현하는 연구 역량을 갖추고 있다. 의료 영상의 성능은 광원의 파장 안정성, 스윕 속도, 출력, 선폭, 대역폭에 크게 좌우되므로, 진단 목적에 최적화된 광원 개발은 연구실의 중요한 축이다. 이러한 접근은 단순한 부품 활용이 아니라, 새로운 측정 원리와 임상 적용성을 동시에 고려하는 시스템 수준의 연구라는 점에서 의미가 크다. 대표적으로 선형 파수 스윕 능동 모드잠금 단공진기 파이버 레이저, 다파장 및 연속 파장 변조 레이저 기반 현미경 시스템, 편광 민감 광단층 장치, 안구건조증 검사 장비 등의 개발이 이루어지고 있다. 안과용 초광각 다기능 영상의료기기, 혈관 조영용 기능형 내시경 OCT, 1700 nm 대역 심혈관 및 뇌조직 영상 시스템처럼 실제 의료 현장에서 요구되는 형태로 장치화가 진행된 점이 특징이다. 더불어 영상 데이터의 저장, 분석, 분할, 정량화까지 포함하는 통합 진단 디바이스 개념으로 발전시키고 있다. 이러한 장비 개발 연구는 학술적 성과에 머무르지 않고 특허, 산학협력, 의료기기 사업화 가능성으로 이어진다. 기업과의 공동 연구를 통해 국산화 가능한 진단 시스템을 구현하고, 병원과의 협업을 통해 임상 문제를 직접 반영하는 응용 연구가 활발히 이루어진다. 결과적으로 이 연구실은 바이오포토닉스의 원천 광학기술을 실제 의료기기와 연결하는 가교 역할을 수행하며, 차세대 정밀 진단 장비 생태계 구축에 기여하고 있다.