Niedawno Margaux Chanal, naukowiec z Francji, Kataru, Rosji i Grecji, opublikował w najnowszym wydaniu Nature Communications artykuł pt. W poprzednich próbach napisania ultraszybkich laserów w krzemie lasery femtosekundowe dokonały przełomu w strukturalnej niezdolności do przetwarzania krzemu w masie. Zastosowanie ekstremalnych wartości NA umożliwia impulsom laserowym osiągnięcie wystarczającej jonizacji, aby zniszczyć wiązania chemiczne w krzemie, prowadząc do trwałych zmian strukturalnych w materiałach krzemowych.
Od końca lat 90. naukowcy zapisywali ultrakrótkie impulsy laserów femtosekundowych w materiałach sypkich z szerokim pasmem wzbronionym, które zwykle są izolatorami. Jednak do tej pory w przypadku materiałów o wąskiej przerwie energetycznej, takich jak krzem i inne materiały półprzewodnikowe, nie można uzyskać precyzyjnego ultraszybkiego zapisu laserowego. Pracuje się nad stworzeniem większej liczby warunków do zastosowania laserowego zapisu 3D w Silicon Photonics oraz badania nowych zjawisk fizycznych w półprzewodnikach, aby poszerzyć ogromny rynek zastosowań krzemowych.
W tym eksperymencie naukowcy odkryli, że nawet jeśli lasery femtosekundowe zwiększają technicznie energię lasera do maksymalnej intensywności impulsu, krzem w masie nie może być przetwarzany strukturalnie. Jednak w przypadku zastąpienia laserów femtosekundowych ultraszybkimi laserami nie ma fizycznych ograniczeń w działaniu induktorowych struktur krzemowych. Odkryli również, że energia lasera musi być szybko przekazywana w ośrodku, aby zminimalizować utratę absorpcji nieliniowej. Problemy napotkane w poprzednich pracach wynikały z małej apertury numerycznej (NA) lasera, czyli zakresu kąta, w którym laser może być rzutowany, gdy jest przepuszczany i skupiany. Naukowcy rozwiązali problem apertury numerycznej, wykorzystując kulę krzemową jako stałe medium immersyjne. Kiedy laser jest skupiony na środku kuli, załamanie kuli krzemowej jest całkowicie stłumione, a apertura numeryczna jest znacznie zwiększona, rozwiązując w ten sposób problem krzemowego zapisu fotonów.
W rzeczywistości, w zastosowaniach fotoniki krzemowej, pisanie laserowe 3D może znacznie zmienić metody projektowania i wytwarzania w dziedzinie fotoniki krzemowej. Fotonika krzemowa jest uważana za kolejną rewolucję w mikroelektronice, wpływającą na końcową prędkość przetwarzania danych lasera na poziomie chipa. Rozwój technologii pisania laserowego 3D otwiera drzwi do nowego świata mikroelektroniki.
