干福熹:突破衍射极限的研究待加强

2011-11-16 08:58 来源: 科学时报
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  “目前,信息技术已经进入纳米时代,其中纳米光学和光子学的发展尤为重要,例如在纳米光刻、纳米成像和纳米信息存储等信息技术中,都有很重要的应用。”

  在近日于上海举行的以“突破光学衍射极限的机制及应用”为主题的第188期东方科技论坛上,中科院院士干福熹在题为《突破光学衍射极限,发展纳米光学和光子学》的主题报告中指出,纳米光学和光子学器件的最小特征尺寸和加工分辨率,都受限于光的衍射极限。“因此,只有突破光的衍射极限,才能进一步发展纳米光学和光子学。”

  据介绍,光的衍射极限常常被看做基本的物理障碍。一个理想光点经过光学系统成像,由于瑞利衍射的限制,不可能得到理想像点,而是一个夫琅禾费衍射点。这样,每个物点的衍射点就像一个弥散斑,两个弥散斑靠近后不好区分,限制了系统的分辨率,这个斑越大,分辨率就越低。

  干福熹介绍:“使用更短的波长和采用更大的数值孔径,是缩小衍射点的传统办法。”

  现在短波长激光器和大数值的孔径透镜,都已接近目前技术所能达到的极限,并且成本很高。例如,一台深紫外浸没式光刻机的价格达两三千万美元,因此传统技术路线已面临巨大挑战。

  对此,干福熹提出了新的研究思路,即通过探索超分辨光学超精密加工的新原理、新办法、新材料和新工艺,利用波长稍长的光波和数值孔径较小的透镜来减小衍射点。

  “通过两种或以上超分辨技术的结合,在激光与材料相互作用中实现超分辨率,也是一个重要的突破途径。”在阐述研究思路的同时,干福熹强调:“我国对于突破衍射极限的超分辨技术的研究投入还不够大。而美国国会在2009年就提出,21世纪光学的五大研究计划之首就是突破衍射极限,实现λ/20的光斑直径。我国却没有这方面的规划。”

  同时,他强调,国外一些大企业也非常重视对衍射极限的突破,投入了大量经费进行相关研究。因为他们知道,一旦对衍射极限进行了突破,在信息存储等领域将带来大变革,获得很大的经济效益。

  “相对来说,我国这方面的技术大多是引进的,几乎被国外知识产权所包围。”干福熹呼吁,我国应有创新性思想,若总是跟在别人后面走,很难有所突破。