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“吴院士?”张汝宁被吴明翰剧烈的反应吓了一跳,“你看到什么了?”
吴明翰却像是完全没听到,依旧沉浸在巨大的震撼中。
又过了几秒,才抬起头,然后失语般地指着目镜,示意张汝宁自己看。
张汝宁心中疑窦丛生,但也被勾起了强烈的好奇。
他立刻取代了吴明翰的位置,将眼睛紧紧贴上了观察口。
目镜内,是一片深邃的黑暗。
只有那一道绿色的激光束,轨迹清晰可见。
光束倾斜着,射向那片悬浮在黑暗中的、几乎无法察觉到的平面晶片。
然后……
以一个完全违背常识的角度,沿着与入射光几乎对称的方向,折回了法线的……
同一侧!
这……这怎么可能?!
“砰!”
巨大的震惊让张汝宁下意识地猛地抬头,额头结结实实地撞在了旁边同样处于石化状态的吴明翰额角上。
两人都“哎哟”一声,痛呼出声。
但此刻,这点疼痛完全被内心的震撼所淹没。
张汝宁顾不上揉额头,而是再次将眼睛死死贴回目镜!
好怪,再看一次!
黑暗。
绿光。
平面晶片。
光线入射。
折向同侧!
还是一样的景象。
不是幻觉!不是误差!是真实的物理现象!
张汝宁抬起头,额上渗出了细密的汗珠。
他看向同样脸色变幻、眼神中充满骇然的吴明翰。
两人目光交汇无需言语,都从对方眼中看到了与自己一模一样的、颠覆认知的震撼。
这似乎违背了自斯涅尔定律确立以来,统治光学世界数百年的法则!
但很快他就意识到,斯涅耳定律出错的可能性恐怕很低。
那么……就只剩下另一个解释了。
张汝宁的嘴唇微微颤抖着。
一个只存在于理论物理最前沿的猜想,从他脑海中冒了出来:
“这……这是……负折射?!”
他的声音干涩,带着强烈的询问和难以置信。
常浩南一直平静地站在旁边,脸上终于露出了淡淡的、一切尽在掌握的笑容。
“是的。”他缓缓地点了点头,“这就是我们刚刚制备成功的、宏观尺度的原子阵列材料,GaGe(0001)。”
“它对于从可见光到极紫外光在内的广阔波段,都表现出……负折射特性。”
“嗡……”
张汝宁感觉自己的大脑仿佛被重锤击中,一片轰鸣。
负折射材料!
竟然真的存在!而且已经被制备出来,就在眼前!
这么看来,ArF1800物镜组的几个备选设计方案……
何止是参考价值有限?
那恐怕已经是照顾到他情绪的说法。
根本就得推倒重来!
巨大的震撼过后,三人没有回到之前的会议室。
常浩南直接将晕晕乎乎的张汝宁和吴明翰带到了自己的办公室。
然后亲自拿起茶壶,为张汝宁和吴明翰分别倒了一杯:
“两位,先喝口茶。”
他喝茶没什么讲究,突出一个沸水之下众生平等。
香气氤氲着水汽弥漫开来,稍稍缓解了空气中残留的震惊余波。
张汝宁下意识想要端起茶杯,但随即被烫的往回一缩。
作为顶尖的光学系统专家,他的大脑已经开始从最初的震撼中高速运转起来。
“常院士”张汝宁没再碰茶杯,而是问出了最核心的问题之一,“既然这种材料表现出负折射率的特性,根据理论推导,它是否也必然伴随着一种……与常规光学材料完全相反的色散性质?”
到底是光学领域的专家。
负折射会带来负负色散这个事,说出来之后连初中生都能理解。
但却很难在第一时间意识到。
尤其在如此的震惊之下。
“张研究员问到了点子上。”常浩南肯定道。
他拿起桌上的平板电脑,快速操作几下,调出一组对比照片,展示给二人。
照片是在一个暗室环境中拍摄的。
算是常浩南那天测试的高清重制版——
左侧,是一块普通的冕牌玻璃棱镜,一束白光通过它,在屏幕上分散出标准的彩虹光谱——红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。
红色在外侧,紫色在内侧。
而右侧,正是他们刚刚在地下室看到的那块双负折射平板透镜。
同样一束白光穿过它,在屏幕上形成的彩色光带……
顺序赫然相反。
“果然……”张汝宁和吴明翰几乎异口同声。
“完美!简直是完美的互补!”前者更是激动地用手指敲击着桌面。
作为光学系统专家,他当然清楚这种特性在消色散过程中能够发挥的价值。
吴明翰也兴奋地搓着手:
“难怪常院士您那天提到镥铝石榴石呢……有这么一种材料,解决色差和像差问题的难度大大降低!”
而张汝宁则已经想到了更上一层:
“不不不,不光是色差和像差的问题……”
他伸手沾了点水,在茶几上比划着:“还能简化光刻机物镜组的复杂程度,给整个物镜组的孔径角留出提升空间……这样就只需要解决一个光路遮挡问题……”
他的思路越来清晰,人也越说越激动,甚至有些坐不住了。
仿佛下一秒就要起身冲回长光开始画设计图。
不过,常浩南却没有着急。
还抛出了下一个关键点。
“张研究员,您刚才提到的折反式系统设计中,除了色差和像差,似乎还有一个核心难题?”
张汝宁立刻点头,眉头微蹙:“是的。那就是光路遮挡问题。”
他拿起笔,在便签纸上快速勾勒出三组简化的折反式物镜示意图。
“在折反系统中,我们使用反射镜来折叠光路,缩小系统体积。”
他指着草图上的反射镜位置:
“对于反射镜而言,光线越接近垂直入射就越有利于图像校准,但完全垂直的入射光又必然导致两个反射镜之间遮拦成像光束,这是一个根本性的矛盾。”
张汝宁在代表光束的线条上画了个叉。
“为了解决这个问题,目前的主流方案,是采用离轴非对称的视场设计。”
“简单说,就是让光束不是对称地通过系统中心,而是偏心地、非对称地通过。”
“同时,增加反射镜之间的距离为光束留出通过的空间。”
他在草图上示意了光束的偏转路径和反射镜之间拉开的距离。
“但这又带来了新的问题:非对称视场会导致系统像差,尤其是彗差和像散急剧增大,校正极其困难。”
“同时增加镜间距也会导致系统体积增大,失去折反系统‘紧凑’的优势,很难找到一个完美的平衡点。”
张汝宁放下笔,语气带着一丝无奈:
“这也是折反式物镜设计的核心瓶颈之一。”
他看向常浩南,想听听对方有何高见。
和半个小时的心态已经截然不同。
常浩南没有立刻回答,而是拿起那张草图,仔细端详了片刻。
“刚才你们看到的GaGe(0001)材料,除了具有负折射率的特性之外,还有另一个非常重要的性质。”
他手指轻轻点在那片代表负折射材料的“透镜”位置上:
“它是一种高度各向异性的材料……主要体现在它对不同偏振方向、不同入射角度光线的透明度上。”
说到这里,常浩南也觉得有点戏剧性。
当初之所以把这东西弄成各向异性的,纯粹是无奈之举。
因为各向同性的负折射率材料实在做不到透明。
结果,反而派上了用场。
“也就是说,通过控制其晶向和表面处理……”
他还在组织语言的时候,张汝宁已经想到了后面的内容:
“有可能让同一块镜片对某些范围入射的光线进行折射,而对另外一个范围入射的光线进行反射?”
跟聪明的内行说话就是省事。
常浩南直接点头:“就是这样。”
张汝宁的声音已经有些颤抖:“所以……我们可以设计一种……混合元件?”
“它既能在某些区域充当负折射透镜,又能在其他区域充当反射镜?甚至诱导全内反射来改变光路方向?”
“而且这一切,是可以通过材料的本征特性和设计来实现的?”
其实他基本确定自己的思路没错。
但这一切实在过于美好,以至于根本就不像是真的。
如果真能实现,就不仅仅是简化设计,而是完全跳出传统折反和折射系统的框架,几乎重构了物镜组的实现方式!
“我现在脑子有点乱……”张汝宁揉了揉额角,“但从我的经验判断如果引入这种材料,那么折反系统的设计难度……大概能降低到和全折射系统类似的水平。”
他深吸一口气,压下心中的激动,看向常浩南的目光充满了前所未有的郑重和敬佩。
“常院士,我收回之前所有的疑虑。”
“您带来的,不仅仅是新材料,更是一种颠覆性的光学设计哲学!”
“我请求立刻启动三方联合攻关!”
“ArF1800的设计方案,必须,也必然要基于此,进行彻底的、革命性的重构!”
这下子,连吴明翰也忍不住要插上一嘴:
“如果是要把折射系统和折反系统融合,那么我们华芯国际……应该也能提供一定帮助。”