作者:十月廿二
“10組6元素,對應分辨率274nm!”
旁邊的慄亞波適時報出數據。
欒文傑的雙眼已經瞪得溜圓,徹底被眼前的景象所震撼。
274nm!
剛纔的結果或許還能用誤差解釋。
但這此,已經明確無誤地突破了632.8nm紅光下理論衍射極限。
這完全顛覆了光學常識!
常浩南依舊沉默着,手指穩健地操控鼠標。屏幕上的畫面繼續向下移動:
Group 11, Element 1 (對應分辨率約244nm)–清晰!
Group 11, Element 2 (約218nm)–清晰!
Group 11, Element 3 (約194nm)–清晰!
……
欒文傑的心跳隨着每一次畫面切換而加速,呼吸也變得急促起來。
每一次清晰成像的出現,都在無情地衝擊和粉碎着百年光學理論的基石!
畫面再次切換:
Group 11, Element 4–三條亮線依然頑強地保持着可分辨的狀態。
雖然對比度相比前面幾組有所下降,亮線似乎也略微變細,但它們依舊清晰地並列着,中間的黑縫明確存在!
這已經將衍射極限甩開了相當一段距離!
欒文傑感覺自己的情緒似乎被調動了起來,他死死盯着屏幕拳頭不自覺地握緊。
常浩南再次點擊。
畫面切換到了 Group 11, Element 5。
這一次,屏幕上的景象終於發生了變化。
那三條本應清晰獨立的亮線,此刻卻如同被水浸潤的墨跡,邊緣模糊,相互粘連、融合在一起,形成了一片邊界不清的、亮度略高的彌散光斑,再也無法分辨出任何獨立的線條結構!
“看不清了!”幾乎是同一時間欒文傑和慄亞波兩人異口同聲地喊了出來!
脫口而出之後,前者才意識到自己好像有點失態。
但好在這裏也沒外人,所以他很快又重新盯上了眼前的屏幕。
“這個圖案是11組5元素(Group 11, Element 5)!”
他準確地喊出了剛剛變得模糊的那個靶標元素的編號,聲音因爲激動而有些變調。
常浩南點點頭,目光鎖定在屏幕上最後那個清晰的圖案上:“沒錯,所以最後一個能清晰分辨的,就是11組4元素。”他隨即轉向慄亞波,“亞波,靶板說明書。”
慄亞波立即把說明手冊翻開,鋪在鍵盤前面。
這本手冊詳細記錄了USAF 1951分辨率靶標上每一組、每一個元素對應的精確線寬和分辨率數值。
由於11組的元素極其細微,極少在常規測試中使用,其具體數值連常浩南也無法立刻記清。
實驗室裏瞬間安靜下來,只剩下幾人略顯粗重的呼吸聲。
所有人的目光都聚焦在常浩南沿着表格不斷移動的指尖上。
沿着目錄快速找到11組,然後順着元素編號向下移動,最終穩穩地停在了一個數字下面:
“Group 11, Element 4…… Resolution:0.173μm…… 173nm。”
173納米!
這個數字如同一個驚雷,在小小的實驗室裏轟然炸響!
常浩南抬起頭,目光掃過滿臉震撼的欒文傑和激動得臉頰泛紅的慄亞波,他的聲音平靜,卻蘊含着足以改寫教科書的力量:
“632.8nm波長紅光下的理論衍射極限分辨率,按最寬鬆的瑞利判據計算,大約是316nm。按更嚴格的斯派羅判據或實際工程經驗,通常認爲在350nm附近。”
他頓了頓,每一個字都擲地有聲:
“而我們觀測到的、最後一個清晰可辨的11組4元素,其對應的分辨率是173nm。”
“即使考慮到測試中可能存在的微小誤差,這個結果也明確無誤地表明——”
常浩南的聲音陡然拔高帶着宣告般的穿透力:
“我們成功突破了傳統光學成像系統的阿貝衍射極限!”
第1623章 超分辨率光刻
欒文傑的視線凝固在屏幕上最後那個清晰的“Group 11, Element 4”標識上,彷彿時間都要凝滯了。
173nm——
短暫的興奮盡頭過去之後,他不由得開始思考起這個數字背後的深層含義。
衍射極限,是光學系統中由電磁波衍射效應形成的分辨率理論上限,是光的波粒二象性的延伸。
如果往大了說,甚至可以算是現代物理學、乃至現代科學的基石之一。
而剛纔發生在眼前的那一幕,似乎輕而易舉地就把這塊基石給粉碎了。
面對此情此景,任何一個瞭解過科學史的人都會馬上想起一個多世紀以前。
那次粉碎了經典物理體系的進步。
“常院士……”
剛一開口,欒文傑差點被自己乾澀的聲音給嚇到。
喉頭滾動了幾下之後,才找回原本的感覺。
“你跟我透個底……”他微微湊上前來,小聲問道:“咱們這現代物理學的天空上,是不是又飄過來兩朵‘烏雲’?”
顯然,欒文傑試圖讓自己的問題輕鬆一些。
但顯然失敗了。
反倒是常浩南臉上浮現出一絲笑意,半開玩笑地回應道:
“欒主任,我對氣象學可沒什麼研究,更不會預報天氣。”
然而,對方的神色反而更加嚴肅。
“我是認真的,常院士,您應該明白我的意思。”
他向前一步,目光灼灼地盯着常浩南:
“這結果……這已經不是在烏雲邊緣試探了,如果沒有足以撼動現有物理定律的新發現,怎麼可能讓一塊透鏡的分辨率……這樣輕易地超越了衍射極限?”
常浩南當然能理解對方的震撼。
實際上,在他第一次從理論上推導出這種可能性的時候,也覺得自己和愛因斯坦之間肯定有一個錯了。
但後來發現並不是。
倆人都是對的。
“欒主任,您只說對了一半。”他輕輕擺了擺手:“實際在這個系統裏,真正負責成像的,並不是傳統意義上的‘一塊透鏡’。”
說罷,他沒管欒文傑依舊困惑的眼神,只是對旁邊的慄亞波示意:“亞波,把遮光罩撤掉。”
慄亞波立刻上前,小心翼翼地移開了那個黑色的圓柱形遮光罩。
平臺上的景象瞬間一覽無餘。
“從光學模型上來說”常浩南指着暴露出來的核心區域,“是兩塊透鏡,共同構成了這個突破極限的成像系統。”
欒文傑立刻湊近,幾乎把臉貼到了光學平臺上方,仔細端詳着:
一塊看似平平無奇、表面光潔的平面透鏡。
以及,緊挨在它後面放置的一塊……半透明的平板?
“就是它?”欒文傑指着那塊平板,又看了看遠處的成像屏。
“不不不……”常浩南搖頭,“後面這個是成像平板,我說的另一塊透鏡,實際上是指這個系統中的氣體。”
欒文傑似乎有點明白了:
“所以剛纔的光,是先經過透鏡照射到這塊平板上成像,然後平板上的像……再被那個成像屏接收並顯示出來?”
“正是如此。”常浩南點頭讚許欒文傑的敏銳觀察,“當然那個成像屏也可以阻擋光路,以免高強激光束射出測試範圍,對其它設備或者人造成影響。”
欒文傑下意識伸出手,想要在透鏡和平板旁邊比劃一下。
但旋即想起這東西恐怕不能亂碰,於是又縮了回去問道:
“那爲什麼要把成像平板緊貼着透鏡放?”
“實際上是有縫隙的,大約1.5微米。”常浩南用手勢比劃了一個極其微小的距離,“只是肉眼難以分辨罷了。”
他戴上特製的防靜電手套,極其小心地取下了那塊位於透鏡和平板之間的核心平板——那纔是真正的成像元件。
然後,開始回答對方最開始的問題。
“衍射極限之所以存在,根本原因在於傳統透鏡無法將光聚焦到一個小於半波長的區域。”
常浩南將那塊特殊的平板捏手中,展示到欒文傑面前:
“但我們的思路是,讓光線在一組折射率絕對值相等但符號相反的材料界面上發生‘負折射’。”
他指向透鏡和手中的平板:
“具體說,就是讓從目標物體上發散出來的光線,在我們這塊由負折射率材料製成的平板上實現聚焦,理論上就能繞過衍射極限的束縛,真正實現完美成像。”
說話間,目光掃過屏幕上那不太清晰的173nm分辨率靶標圖案。
於是又補充道:
“當然,實際操作中,材料的虛部損耗和界面阻抗不匹配的問題會引入損耗,影響倏逝波的傳輸距離和最終的分辨力,所以還做不到理論上的完美成像……但把有效成像分辨率壓縮到衍射極限的一半左右,就像剛纔看到的那樣,還是非常輕鬆的。”
“如果使用頻譜寬度更窄、更純淨的光源,結合材料工藝的進一步優化,大概還能進一步推到四分之一。”
欒文傑站在原地感覺大腦裏像是經歷了一場信息風暴。
常浩南的解釋每一個字他都聽見了,但那些術語——“負折射”、“倏逝波”、“阻抗匹配”、“虛部損耗”——組合在一起,卻形成了一個他難以在短時間內完全理解和消化的全新物理圖景。
那種感覺,不是簡單的“不懂”,而是認知框架被強行拉伸、甚至局部撕裂的衝擊感。
這比單純看到突破極限的結果更讓他心神震動。
足足有半分鐘,他只是看着常浩南手中的那塊平板,又看看屏幕上清晰的圖像,嘴脣動了動,卻沒能發出聲音。
作爲工建委主任他深知這種顛覆性技術的戰略價值,但正因如此,那份源於未知的沉重感才更加強烈。
不過,哪怕這周圍沒有外人,如此目瞪口呆的樣子也不適合維持太長時間。
“咳咳……”
欒文傑清了清嗓子,準備暫時略過光學理論部分,將話題拉回到更務實的層面:
“常院士,我明白了……嗯,至少明白這意義非凡。”他指指屏幕,“這個測試結果……我能不能拷貝一份帶回去?向上級彙報時,這個直觀的證據比任何語言都更有說服力。”
常浩南卻擺擺手:
“欒主任,這個測試作爲原理驗證是成功的,但作爲向非專業人士展示的材料,還是太抽象了。”
華夏的決策層多數是理工科出身不假,但幾十年遠離一線技術工作,未必還能想起來多少具體的知識。
他把手中的鏡片放回原位,繼續道:
“我計劃用我們基於負折射原理製作的透鏡,和一塊傳統PMMA(有機玻璃)透鏡,同時對一幅專門設計的、包含200nm線寬特徵的複雜微結構圖案進行曝光成像,然後用原子力(AFM)顯微鏡對二者的成像結果進行表面形貌掃描。”
“到時候,把AFM掃描出來的三維形貌圖並排放在一起——一邊是細節清晰、邊緣銳利的圖像,另一邊是糊成一團、根本分辨不出結構的‘馬賽克’……視覺衝擊力會更強。”
這個方案顯然經過了深思熟慮,哪怕不懂物理的人,也能一眼看出差別。
“好!這個好!”欒文傑想象着那兩幅對比鮮明的圖像,緊繃的神經終於舒緩了一些, “非常直觀!那我就等着你這邊的AFM對比圖了!”
第1624章 要不要給你派一個排?
參觀完兩個震撼性的測試項目,一行人終於離開了地下測試中心,站在火炬實驗室主樓門口,重新沐浴在初冬午後略帶寒意的陽光下。
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