For nylig udgav Margaux Chanal, en videnskabsmand fra Frankrig, Qatar, Rusland og Grækenland, et papir med titlen Crossing the threshold of ultrahurtig laserskrivning i bulk silicium i det seneste nummer af Nature Communications. I tidligere forsøg på at skrive ultrahurtige lasere i silicium har femtosekund-lasere gjort gennembrud i den strukturelle manglende evne til at behandle bulk-silicium. Brugen af ekstreme NA-værdier tillader laserimpulser at opnå tilstrækkelig ionisering til at ødelægge kemiske bindinger i silicium, hvilket fører til permanente strukturelle ændringer i siliciummaterialer.
Siden slutningen af 1990'erne har forskere skrevet ultrakorte pulser af femtosekundlasere til bulkmaterialer med bred båndgab, som normalt er isolatorer. Men indtil nu, for materialer med smal båndafstand, såsom silicium og andre halvledermaterialer, kan præcis ultrahurtig laserskrivning ikke opnås. Folk har arbejdet på at skabe flere betingelser for anvendelse af 3D-laserskrivning i Silicon Photonics og studiet af nye fysiske fænomener i halvledere, for at udvide det enorme marked for siliciumapplikationer.
I dette eksperiment fandt forskerne ud af, at selvom femtosekundlasere øger laserenergien til den maksimale pulsintensitet teknisk set, kan bulksilicium ikke behandles strukturelt. Men når femtosekundlasere erstattes af ultrahurtige lasere, er der ingen fysisk begrænsning i driften af induktor siliciumstrukturer. De fandt også ud af, at laserenergi skal transmitteres på en hurtig måde i mediet for at minimere tabet af ikke-lineær absorption. Problemerne i tidligere arbejde stammer fra laserens lille numeriske blænde (NA), som er det vinkelområde, som laseren kan projiceres i, når den transmitteres og fokuseres. Forskerne løste problemet med numerisk blænde ved at bruge siliciumkugler som fast nedsænkningsmedium. Når laseren er fokuseret på midten af kuglen, undertrykkes brydningen af siliciumkuglen fuldstændigt, og den numeriske blænde øges kraftigt, hvilket løser problemet med siliciumfotonskrivning.
Faktisk kan 3D-laserskrivning i siliciumfotonik-applikationer i høj grad ændre design og fremstillingsmetoder inden for siliciumfotonik. Siliciumfotonik betragtes som den næste revolution inden for mikroelektronik, der påvirker laserens endelige databehandlingshastighed på chipniveau. Udviklingen af 3D-laserskrivningsteknologi åbner døren til en ny verden for mikroelektronik.
