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大约十分钟后,张汝宁研究团队的全体成员,当然还有栗亚波等火炬实验室方面的代表,就坐到了火炬实验室顶楼的会议室里。
常浩南站在前方的小讲台旁,眼下的乌青清晰可见,显然连日劳心费神。
好在精神相当振奋,显然心情不错。
身后占据大半面墙的显示屏上,密密麻麻的公式和符号令人望而生畏。
尽管在座的都是光学领域的资深研究员,但在面对这样一片如同迷宫般的数字和符号时,还是难免有些发怵。
当然,这也是人之常情。
数学嘛,不会就是不会。
见众人坐定,他没有任何寒暄,直接指向屏幕最上方的一个矩阵:“这个,大家想必不陌生吧?”
会议室里响起一阵轻松的笑声,抹去了方才的一丝凝重。
“描述偏振像差的琼斯矩阵。”何修军推了推眼镜,应声道,“对于我们搞光学的来说,是吃饭的理论基础。”
“不错。”常浩南微微颔首,“琼斯矢量和琼斯矩阵在部分相干成像领域确有应用。”
他的激光笔点在屏幕上:“但琼斯光瞳本身,并非表达偏振像差的最佳形式。”
这些内容对于在座众人来说都不算高深,所以常浩南的语速也非常快。
“关键在于,它没有明确给出偏振像差中相位延迟和振幅极化的具体值,所以需要对琼斯光瞳进行分解。”
说到这里,他故意停顿了一下。
果然,下面很快有人接道:“传统方法是用泡利矩阵基对琼斯矩阵进行分解,得到四个复数系数。”
常浩南点点头,直接在屏幕上找到并圈出了分解结果。
“很经典的思路。”他评价道。
可紧接着又话锋一转:
“不过,这四个系数本质上是通过数学手段硬凑出来的,各自并没有非常明确的物理意义。”
张汝宁稍稍坐直身子,开口道:
“工程实践中我们通常认为:分解结果中的a0项实部代表切趾(光强非均匀性)、虚部代表波前像差,而a1、a2、a3项的实部对应振幅极化、虚部对应相位延迟。”
常浩南并非光学工程出身,听到这个解释之后微微一愣。
然后转过身,仔细检查着屏幕上对方提到的对应关系。
片刻后,他重新面向众人:
“确实是个工程上可行的近似方法……但从严格的数学物理角度审视,数值等同并不意味着物理意义等同……更何况在泡利分解的结果里,连数值也只是近似等同,而不是严格等同。”
“张研究员,我说的应该没错吧?”
“没错。”张汝宁点头,“不过数值差距很小,据我所知即便是EUV光刻系统,也不会因为其中的误差而产生影响。”
常浩南摇了摇手里的翻页笔:
“问题在于,没有等价的物理意义,就根本无法对复杂偏振系统进行分析。”
这一个月里,张汝宁几乎养成了在常浩南说完话之后下意识点头的习惯。
但随即关注到了重点:
“复杂偏振系统,是指……”
“这个稍后详谈。”常浩南抬手示意,随即指向屏幕上的另一个方向。
那里有一组全新的、结构更为精妙的数学表达式:
“我找到了一个新的分解途径。”
会议室里的空气仿佛凝滞了,所有人的目光都聚焦在那组陌生的公式上。
“根据极分解理论,”常浩南的声音清晰而沉稳,“任何一个
n阶的复矩阵都可以被唯一地分解为一个厄尔米特矩阵和一个酉矩阵的乘积——前提是这个复矩阵是非奇异的。”
在偏振系统中,非奇异矩阵意味着不能包含理想偏振器。
实际上也根本不存在这种东西。
所以条件并不难达成。
他停顿了一下,确保众人跟上思路:“幸运的是,对于描述光学系统偏振特性的琼斯矩阵,只要系统本身没有导致信息完全丢失的奇异点,它就满足这个非奇异条件。因此,这种分解是可行的,并且是唯一的……”
激光笔的光点在公式的关键部分不断跳跃。
最终指向了位于屏幕左下角的结论:
“分解的结果,可以清晰地指向五个具有明确物理意义的独立参数!”
常浩南的语气中带着十分的笃定。
“第一项,透射系数:描述光通过系统后的整体强度衰减或增益。”
“第二项,波前相位:即传统的波前像差,影响成像位置和清晰度。”
“第三项,振幅极化:描述光波电场矢量在特定方向上的强度分布变化……”
尽管他已经刻意放慢了速度,但大部分人还是只在一开始能够跟上进度。
当进行到一半的时候,多数人的眼神已经开始变得澄澈。
到最后,就只有张汝宁一人还在低头跟着演算。
他并没有理论级别的数学功底,要想从头开始完成推导肯定不行,但足够验证这个流程是否正确。
“好像……”
“确实!”张汝宁猛地抬起头,“八个复数系数被归类成五个,不光简化了结构还分别赋予了对应的物理意义……”
其他人虽然不知道中间具体是怎么个过程,但既然两位大佬都达成了一致意见,那说明屏幕上面的结论应该是没错。
“那这样一来……”何修军的眼神逐渐亮起,“物镜组的设计,是不是就可以摆脱过去那种靠经验估算,再带入不断试错迭代的办法了?”
“嗯……至少偏振像差的控制这块可以直接计算出来,能省不少功夫……”张汝宁略微抬头,在脑海里盘算了一下,“设计周期大概能缩短到原来的一半……或许三分之一左右!”
他仿佛已经看到了设计效率的飞跃。
突如其来的喜讯,让他甚至忘掉了刚才自己关注的部分。
但常浩南可没忘。
“不只是效率的问题。”常浩南脸上露出一丝更深远的笑意,“在物理上,精确描述,一般可以等同于精确控制,也就是说,我们可以在一定范围内,自由操控光的偏振形态。”
下面的一众人这会儿还在回味刚才接受的信息量,反应比平时慢了半拍。
直到大概两个呼吸过后,才有人接上常浩南的思路:“所以常院士您刚才说的复杂偏振是指……”
“传统的偏振控制,为了简化问题和兼容性,往往只利用光偏振态中非常有限的一部分信息。”
常浩南解释道:
“而基于这个理论,我们可以设计全新的多极光源,并且,不再局限于简单的X向或Y向偏振,而是采用环形切向偏振!”
说着,他拿起触控笔,在屏幕上画了个示意图。
“在这种模式下,光波的电场矢量方向,会围绕光轴呈环形分布,因此它携带的信息模式,与传统线性偏振有着本质的不同。”
他看向张汝宁和何修军:“想象一下,在光刻曝光过程中,每一束光,其偏振态都承载着独特的、经过精密设计的信息,利用切向偏振的特性,结合多极光源的灵活性和新理论的精确操控能力……”
常浩南做了一个有力的手势:
“我们有可能,将光信号在曝光过程中能够携带和传递的有效信息量,提升整整一个数量级!”