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“常院士,這是……?”欒文杰環顧四周,有些不解。
相比旁邊關乎國家半導體命脈的光刻機測試,這里的設備顯得過于“普通”了。
“一項純光學的……原理性驗證實驗。”常浩南言簡意賅,目光落在栗亞波身上,“我們準備了快半年,最近才真正具備了測試條件。”
“純光學?驗證什么?”欒文杰心中的疑惑更甚。
“很快您就知道了。”常浩南依舊賣了個關子,示意欒文杰耐心觀看,目光也投向了栗亞波的操作。
只見栗亞波最后確認了一下所有光學元件的共軸性,然后極其小心地將一塊巴掌大小、表面布滿極其細微黑白條紋的金屬板插入一個特制的靶標架中,并微調了一下位置和角度。
接著走到控制電腦前,手指在鍵盤上快速敲擊了幾下。
嗡……
一聲輕微的啟動聲,位于平臺一端的光源被點亮。
霎時,一束鮮艷奪目的紅色激光束激射而出,經過擴束準直后變成一道直徑大約幾個毫米的平行紅光,射入中間黑色的遮光罩內。
而當光線從另一端射出時,已經略帶上了一絲難以察覺的模糊感。
最終,這束光線投射在數米開外的精密成像屏上,形成一個邊界柔和的光斑。
“紅光?”欒文杰有些驚愕地低呼出聲,“還是可見光?”
在他的認知里,要突破極限,理應使用波長更短的紫外光甚至極紫外光才對。
常浩南似乎早料到他有此一問,平靜地解釋道:
“我們要測試的,是一個理論上‘不可能’被傳統透鏡實現的結果……如果使用波長太短的光,那么……對測試系統本身的精度和噪聲要求會很高,甚至大概率無法測出有效結果。”
他這邊話音剛落,一直緊盯電腦屏幕的栗亞波已經抬起頭:
“找到了。”
從他的臉上看不出太多情緒,但聲音有些發顫:
“成像清晰!我找到靶標的成像結果了!”
“快!”
常浩南立刻上前幾步,接替栗亞波坐到了顯示器前面。
欒文杰也按捺不住好奇,迅速湊到旁邊。
屏幕上顯示的并非什么復雜的電路,而是一系列明暗相間、等寬等距的豎條紋圖案。
條紋邊緣銳利,對比度極高。
他快速搜索了一下腦海中的知識,并沒有想起來符合當前場景的答案。
但看著面前師生二人的這副架勢,已經能冥冥中感覺到,眼前這東西恐怕不太尋常。
好在,常浩南并沒有讓對方的疑惑持續太久。
“這是分辨率測試靶標的一部分。”他指著屏幕上的豎條紋解釋道,“根據光學成像的瑞利判據,使用波長λ632.8nm的可見紅光時,一個傳統透鏡的理論分辨率極限δ大約是0.61λ/
NA……換算到我們這個系統里,大概是在316nm左右。”
他指著屏幕上最清晰的那組條紋旁邊標注的一組編號:
“您看這里,第10組第5元素,它對應的線對寬度是308nm……也就是說,對于一塊正常意義上的透鏡而言,在632.8nm波長下不應該看清楚靶標上第10組第5元素以下的圖案。”
常浩南說到這里,刻意停頓了一下:
“但是……”
他沒有繼續說下去,而是移動鼠標,在屏幕上快速搜索著。
很快,光標停留在屏幕靠左側的一個區域。那里清晰地呈現出一個由三條豎直亮線組成的圖案,亮線之間是等寬的黑線。
這個圖案在屏幕上的標注正是“
“嗯?”
欒文杰失聲驚呼,身體不由自主地前傾,幾乎要貼到屏幕上。
瑞利判據是物理學基礎,他剛才已經聽明白了這個測試的意思。
308nm,已經超過,至少是貼近了632.8nm波長所對應的分辨率極限
然而,眼前的三條亮線是如此清晰銳利,邊緣平滑,沒有一絲一毫的模糊或彌散感。
根本不像是在逼近理論極限,反而像是在分辨一個遠大于極限的物體!
常浩南臉上依舊保持著那種掌控一切的平靜,沒有立刻解答欒文杰的震驚。
他只是再次移動鼠標,控制著屏幕上的成像區域向下移動。
畫面切換來到了標注為“
6”的區域。
這里的線條圖案更加細密。
然而,圖形中的三條亮線依舊清晰可辨。
其銳利程度與95相比,幾乎沒有肉眼可見的衰減!
“10組6元素,對應分辨率274nm!”
旁邊的栗亞波適時報出數據。
欒文杰的雙眼已經瞪得溜圓,徹底被眼前的景象所震撼。
剛才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!
常浩南依舊沉默著,手指穩健地操控鼠標。屏幕上的畫面繼續向下移動:
(對應分辨率約244nm)–清晰!
(約218nm)–清晰!
(約194nm)–清晰!
欒文杰的心跳隨著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,都在無情地沖擊和粉碎著百年光學理論的基石!
畫面再次切換:
4–三條亮線依然頑強地保持著可分辨的狀態。
雖然對比度相比前面幾組有所下降,亮線似乎也略微變細,但它們依舊清晰地并列著,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!
欒文杰感覺自己的情緒似乎被調動了起來,他死死盯著屏幕拳頭不自覺地握緊。
常浩南再次點擊。
畫面切換到了
這一次,屏幕上的景象終于發生了變化。
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杰和栗亞波兩人異口同聲地喊了出來!
脫口而出之后,前者才意識到自己好像有點失態。
但好在這里也沒外人,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(
他準確地喊出了剛剛變得模糊的那個靶標元素的編號,聲音因為激動而有些變調。
常浩南點點頭,目光鎖定在屏幕上最后那個清晰的圖案上:“沒錯,所以最后一個能清晰分辨的,就是11組4元素。”他隨即轉向栗亞波,“亞波,靶板說明書。”
栗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。
由于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。
實驗室里瞬間安靜下來,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著表格不斷移動的指尖上。
沿著目錄快速找到11組,然后順著元素編號向下移動,最終穩穩地停在了一個數字下面:
173納米!
這個數字如同一個驚雷,在小小的實驗室里轟然炸響!
常浩南抬起頭,目光掃過滿臉震撼的欒文杰和激動得臉頰泛紅的栗亞波,他的聲音平靜,卻蘊含著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,按最寬松的瑞利判據計算,大約是316nm。按更嚴格的斯派羅判據或實際工程經驗,通常認為在350nm附近。”
他頓了頓,每一個字都擲地有聲:
“而我們觀測到的、最后一個清晰可辨的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,帶著宣告般的穿透力:
“我們成功突破了傳統光學成像系統的阿貝衍射極限!”