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大約十分鐘后,張汝寧研究團隊的全體成員,當然還有栗亞波等火炬實驗室方面的代表,就坐到了火炬實驗室頂樓的會議室里。
常浩南站在前方的小講臺旁,眼下的烏青清晰可見,顯然連日勞心費神。
好在精神相當振奮,顯然心情不錯。
身后占據大半面墻的顯示屏上,密密麻麻的公式和符號令人望而生畏。
盡管在座的都是光學領域的資深研究員,但在面對這樣一片如同迷宮般的數字和符號時,還是難免有些發怵。
當然,這也是人之常情。
數學嘛,不會就是不會。
見眾人坐定,他沒有任何寒暄,直接指向屏幕最上方的一個矩陣:“這個,大家想必不陌生吧?”
會議室里響起一陣輕松的笑聲,抹去了方才的一絲凝重。
“描述偏振像差的瓊斯矩陣。”何修軍推了推眼鏡,應聲道,“對于我們搞光學的來說,是吃飯的理論基礎。”
“不錯。”常浩南微微頷首,“瓊斯矢量和瓊斯矩陣在部分相干成像領域確有應用。”
他的激光筆點在屏幕上:“但瓊斯光瞳本身,并非表達偏振像差的最佳形式。”
這些內容對于在座眾人來說都不算高深,所以常浩南的語速也非常快。
“關鍵在于,它沒有明確給出偏振像差中相位延遲和振幅極化的具體值,所以需要對瓊斯光瞳進行分解。”
說到這里,他故意停頓了一下。
果然,下面很快有人接道:“傳統方法是用泡利矩陣基對瓊斯矩陣進行分解,得到四個復數系數。”
常浩南點點頭,直接在屏幕上找到并圈出了分解結果。
“很經典的思路。”他評價道。
可緊接著又話鋒一轉:
“不過,這四個系數本質上是通過數學手段硬湊出來的,各自并沒有非常明確的物理意義。”
張汝寧稍稍坐直身子,開口道:
“工程實踐中我們通常認為:分解結果中的a0項實部代表切趾(光強非均勻性)、虛部代表波前像差,而a1、a2、a3項的實部對應振幅極化、虛部對應相位延遲。”
常浩南并非光學工程出身,聽到這個解釋之后微微一愣。
然后轉過身,仔細檢查著屏幕上對方提到的對應關系。
片刻后,他重新面向眾人:
“確實是個工程上可行的近似方法……但從嚴格的數學物理角度審視,數值等同并不意味著物理意義等同……更何況在泡利分解的結果里,連數值也只是近似等同,而不是嚴格等同。”
“張研究員,我說的應該沒錯吧?”
“沒錯。”張汝寧點頭,“不過數值差距很小,據我所知即便是EUV光刻系統,也不會因為其中的誤差而產生影響。”
常浩南搖了搖手里的翻頁筆:
“問題在于,沒有等價的物理意義,就根本無法對復雜偏振系統進行分析。”
這一個月里,張汝寧幾乎養成了在常浩南說完話之后下意識點頭的習慣。
但隨即關注到了重點:
“復雜偏振系統,是指……”
“這個稍后詳談。”常浩南抬手示意,隨即指向屏幕上的另一個方向。
那里有一組全新的、結構更為精妙的數學表達式:
“我找到了一個新的分解途徑。”
會議室里的空氣仿佛凝滯了,所有人的目光都聚焦在那組陌生的公式上。
“根據極分解理論,”常浩南的聲音清晰而沉穩,“任何一個
n階的復矩陣都可以被唯一地分解為一個厄爾米特矩陣和一個酉矩陣的乘積——前提是這個復矩陣是非奇異的。”
在偏振系統中,非奇異矩陣意味著不能包含理想偏振器。
實際上也根本不存在這種東西。
所以條件并不難達成。
他停頓了一下,確保眾人跟上思路:“幸運的是,對于描述光學系統偏振特性的瓊斯矩陣,只要系統本身沒有導致信息完全丟失的奇異點,它就滿足這個非奇異條件。因此,這種分解是可行的,并且是唯一的……”
激光筆的光點在公式的關鍵部分不斷跳躍。
最終指向了位于屏幕左下角的結論:
“分解的結果,可以清晰地指向五個具有明確物理意義的獨立參數!”
常浩南的語氣中帶著十分的篤定。
“第一項,透射系數:描述光通過系統后的整體強度衰減或增益。”
“第二項,波前相位:即傳統的波前像差,影響成像位置和清晰度。”
“第三項,振幅極化:描述光波電場矢量在特定方向上的強度分布變化……”
盡管他已經刻意放慢了速度,但大部分人還是只在一開始能夠跟上進度。
當進行到一半的時候,多數人的眼神已經開始變得澄澈。
到最后,就只有張汝寧一人還在低頭跟著演算。
他并沒有理論級別的數學功底,要想從頭開始完成推導肯定不行,但足夠驗證這個流程是否正確。
“好像……”
“確實!”張汝寧猛地抬起頭,“八個復數系數被歸類成五個,不光簡化了結構還分別賦予了對應的物理意義……”
其他人雖然不知道中間具體是怎么個過程,但既然兩位大佬都達成了一致意見,那說明屏幕上面的結論應該是沒錯。
“那這樣一來……”何修軍的眼神逐漸亮起,“物鏡組的設計,是不是就可以擺脫過去那種靠經驗估算,再帶入不斷試錯迭代的辦法了?”
“嗯……至少偏振像差的控制這塊可以直接計算出來,能省不少功夫……”張汝寧略微抬頭,在腦海里盤算了一下,“設計周期大概能縮短到原來的一半……或許三分之一左右!”
他仿佛已經看到了設計效率的飛躍。
突如其來的喜訊,讓他甚至忘掉了剛才自己關注的部分。
但常浩南可沒忘。
“不只是效率的問題。”常浩南臉上露出一絲更深遠的笑意,“在物理上,精確描述,一般可以等同于精確控制,也就是說,我們可以在一定范圍內,自由操控光的偏振形態。”
下面的一眾人這會兒還在回味剛才接受的信息量,反應比平時慢了半拍。
直到大概兩個呼吸過后,才有人接上常浩南的思路:“所以常院士您剛才說的復雜偏振是指……”
“傳統的偏振控制,為了簡化問題和兼容性,往往只利用光偏振態中非常有限的一部分信息。”
常浩南解釋道:
“而基于這個理論,我們可以設計全新的多極光源,并且,不再局限于簡單的X向或Y向偏振,而是采用環形切向偏振!”
說著,他拿起觸控筆,在屏幕上畫了個示意圖。
“在這種模式下,光波的電場矢量方向,會圍繞光軸呈環形分布,因此它攜帶的信息模式,與傳統線性偏振有著本質的不同。”
他看向張汝寧和何修軍:“想象一下,在光刻曝光過程中,每一束光,其偏振態都承載著獨特的、經過精密設計的信息,利用切向偏振的特性,結合多極光源的靈活性和新理論的精確操控能力……”
常浩南做了一個有力的手勢:
“我們有可能,將光信號在曝光過程中能夠攜帶和傳遞的有效信息量,提升整整一個數量級!”