中国刻制出感知色彩的最强“眼睛”

一缕光可以分解出多少种色彩？当今技术所能达到的最高理论值是：四亿两千种。这正是中国日前成功刻制出的一种精密光学元件——中阶梯光栅的“拿手好戏”。

中国科学家将通过这双感知色彩的最强“眼睛”，更精确地破解各种物质的“身份密码”，并在天文观测、激光通信、高能激光器、信息存储、新能源等领域发挥巨大作用。

在中国科学院长春光学精密机械和物理研究所（简称“长春光机所”）的一间实验室里，这一世界上面积最大、精度最高的中阶梯光栅，就像一块银灰色、不透明的“玻璃窗”，平平无奇。但是，当数以百万计的色彩从它的身体里折射出来时，它宛若宇宙的“魔方”。

由长春光机所刻制出的高精度中阶梯光栅，它是当前世界上已知精度最高、面积最大的光栅。

解析物质的“身份密码”

光栅，顾名思义，就是光的栅栏。其实，世间万物本无“颜色”，我们感知到的色彩，只是光在物体上被吸收、反射后，再折射到我们的眼睛里，在人脑中根据生活经验产生了视觉效应。

缤纷的花朵、绿色的田野、黄色的沙砾……在光谱科学家看来，世间万物都发射着不同的光波。从微观的角度看，不同元素、不同分子结构都可以让一个物体拥有不同的特征波长。因此，物质的光谱信息就像人的指纹一样，是分析其物质成分的“身份密码”。

“光栅越强，我们能分析出的物质成分就越多，就能更深入地探究世界的奥妙。”项目负责人唐玉国说，一般来说，光栅面积越大，集光率和分辨本领就越高；光栅的精度越高，信噪比就越低。但是，同时将光栅“做大”和“做精”则属于世界性难题。

长春光机所成功制刻出的中阶梯光栅面积为400毫米×500毫米，比当前世界上可知最先进的、应用在美国夏威夷凯克天文望远镜上的光栅，更大、更精密。它在1毫米的范围内有6000个刻槽，精度达到了惊人的10纳米。