Recent, Margaux Chanal, un om de știință din Franța, Qatar, Rusia și Grecia, a publicat o lucrare intitulată Crossing the threshold of ultrafast laser writing in bulk silicon în cel mai recent număr al Nature Communications. În încercările anterioare de a scrie lasere ultra-rapide în siliciu, laserele femtosecunde au făcut progrese în incapacitatea structurală de a procesa siliciu în vrac. Utilizarea valorilor extreme NA permite impulsurilor laser să realizeze o ionizare suficientă pentru a distruge legăturile chimice din siliciu, ceea ce duce la modificări structurale permanente ale materialelor din siliciu.
De la sfârșitul anilor 1990, cercetătorii au scris impulsuri ultrascurte ale laserelor femtosecunde în materiale vrac cu bandgap larg, care sunt de obicei izolatori. Dar până acum, pentru materialele cu bandă interzisă îngustă, cum ar fi siliciul și alte materiale semiconductoare, nu se poate realiza o scriere precisă cu laser ultra-rapidă. Oamenii au lucrat pentru a crea mai multe condiții pentru aplicarea scrisului cu laser 3D în Fotonica siliciului și studiul noilor fenomene fizice în semiconductori, astfel încât să extindă piața uriașă a aplicațiilor de siliciu.
În acest experiment, oamenii de știință au descoperit că, chiar dacă laserele femtosecunde cresc energia laser la intensitatea maximă a impulsului din punct de vedere tehnic, siliciul în vrac nu poate fi procesat structural. Cu toate acestea, atunci când laserele femtosecunde sunt înlocuite cu lasere ultrarapide, nu există nicio limitare fizică în funcționarea structurilor de siliciu inductoare. Ei au descoperit, de asemenea, că energia laser trebuie transmisă într-un mod rapid în mediu pentru a minimiza pierderea de absorbție neliniară. Problemele întâlnite în lucrările anterioare au provenit din deschiderea numerică mică (NA) a laserului, care este domeniul de unghi în care laserul poate fi proiectat atunci când este transmis și focalizat. Cercetătorii au rezolvat problema deschiderii numerice folosind sfera de siliciu ca mediu solid de imersie. Când laserul este focalizat în centrul sferei, refracția sferei de siliciu este complet suprimată și deschiderea numerică este mult mărită, rezolvând astfel problema scrierii fotonilor de siliciu.
De fapt, în aplicațiile de fotonica cu siliciu, scrierea cu laser 3D poate schimba foarte mult metodele de proiectare și fabricare în domeniul fotonicii cu siliciu. Fotonica cu siliciu este considerată următoarea revoluție a microelectronicii, care afectează viteza finală de procesare a datelor a laserului la nivel de cip. Dezvoltarea tehnologiei de scriere cu laser 3D deschide ușa către o nouă lume pentru microelectronică.
