“常院士,這是……?”欒文傑環顧四周,有些不解。
相比旁邊關乎國家半導體命脈的光刻機測試,這裡的設備顯得過於“普通”了。
“一項純光學的……原理性驗證實驗。”常浩南言簡意賅,目光落在慄亞波身上,“我們準備了快半年,最近才真正具備了測試條件。”
“純光學?驗證什麼?”欒文傑心中的疑惑更甚。
“很快您就知道了。”常浩南依舊賣了個關子,示意欒文傑耐心觀看,目光也投向了慄亞波的操作。
只見慄亞波最後確認了一下所有光學元件的共軸性,然後極其小心地將一塊巴掌大小、表面佈滿極其細微黑白條紋的金屬板插入一個特製的靶標架中,並微調了一下位置和角度。
接着走到控制電腦前,手指在鍵盤上快速敲擊了幾下。
嗡……
一聲輕微的啓動聲,位於平臺一端的光源被點亮。
霎時,一束鮮豔奪目的紅色激光束激射而出,經過擴束準直後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?”欒文傑有些驚愕地低呼出聲,“還是可見光?”
在他的認知裡,要突破極限,理應使用波長更短的紫外光甚至極紫外光纔對。
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,那麼……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慄亞波已經擡起頭:
“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,接替慄亞波坐到了顯示器前面。
欒文傑也按捺不住好奇,迅速湊到旁邊。
屏幕上顯示的並非什麼複雜的電路,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,並沒有想起來符合當前場景的答案。
但看着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,常浩南並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。”他指着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λ=632.8nm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裡,大概是在316nm左右。”
他指着屏幕上最清晰的那組條紋旁邊標註的一組編號:
“您看這裡,第10組第5元素,它對應的線對寬度是308nm……也就是說,對於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。”
常浩南說到這裡,刻意停頓了一下:
“但是……”
他沒有繼續說下去,而是移動鼠標,在屏幕上快速搜索着。
很快,光標停留在屏幕靠左側的一個區域。那裡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註正是“Group 10, Element 5”!
“嗯?”
欒文傑失聲驚呼,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,他剛纔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於極限的物體!
常浩南臉上依舊保持着那種掌控一切的平靜,沒有立刻解答欒文傑的震驚。
他只是再次移動鼠標控制着屏幕上的成像區域向下移動。
畫面切換,來到了標註爲“Group 10, Element 6”的區域。
這裡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9-5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。
但好在這裡也沒外人,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。
實驗室裡瞬間安靜下來,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,在小小的實驗室裡轟然炸響!
常浩南擡起頭,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!”
(本章完)