Nylig publiserte Margaux Chanal, en vitenskapsmann fra Frankrike, Qatar, Russland og Hellas, en artikkel med tittelen Crossing the threshold of ultrarask laserskriving i bulk silisium i den siste utgaven av Nature Communications. I tidligere forsøk på å skrive ultraraske lasere i silisium, har femtosekundlasere gjort gjennombrudd i den strukturelle manglende evnen til å behandle bulksilisium. Bruken av ekstreme NA-verdier lar laserpulser oppnå tilstrekkelig ionisering til å ødelegge kjemiske bindinger i silisium, noe som fører til permanente strukturelle endringer i silisiummaterialer.
Siden slutten av 1990-tallet har forskere skrevet ultrakorte pulser av femtosekundlasere til bulkmaterialer med stort båndgap, som vanligvis er isolatorer. Men til nå, for materialer med smalt båndgap, som silisium og andre halvledermaterialer, kan ikke presis ultrarask laserskriving oppnås. Folk har jobbet for å skape flere forhold for bruk av 3D-laserskriving i Silicon Photonics og studiet av nye fysiske fenomener i halvledere, for å utvide det enorme markedet for silisiumapplikasjoner.
I dette eksperimentet fant forskerne at selv om femtosekundlasere øker laserenergien til maksimal pulsintensitet teknisk sett, kan ikke bulksilisiumet behandles strukturelt. Men når femtosekundlasere erstattes av ultraraske lasere, er det ingen fysisk begrensning i driften av induktorsilisiumstrukturer. De fant også at laserenergi må overføres på en rask måte i mediet for å minimere tapet av ikke-lineær absorpsjon. Problemene som ble møtt i tidligere arbeid stammet fra den lille numeriske blenderåpningen (NA) til laseren, som er vinkelområdet som laseren kan projiseres i når den sendes og fokuseres. Forskerne løste problemet med numerisk blenderåpning ved å bruke silisiumkuler som fast nedsenkingsmedium. Når laseren er fokusert i midten av kulen, er brytningen av silisiumkulen fullstendig undertrykt og den numeriske blenderåpningen økes kraftig, og løser dermed problemet med silisiumfotonskriving.
Faktisk, i silisiumfotonikapplikasjoner, kan 3D-laserskriving i stor grad endre design- og fabrikasjonsmetodene innen silisiumfotonikk. Silisiumfotonikk blir sett på som den neste revolusjonen innen mikroelektronikk, og påvirker den endelige databehandlingshastigheten til laser på brikkenivå. Utviklingen av 3D laserskriveteknologi åpner døren til en ny verden for mikroelektronikk.
