Nyligen publicerade Margaux Chanal, en vetenskapsman från Frankrike, Qatar, Ryssland och Grekland, en artikel med titeln Crossing the threshold of ultrafast laser writing in bulk silicon i det senaste numret av Nature Communications. I tidigare försök att skriva ultrasnabba lasrar i kisel har femtosekundlasrar gjort genombrott i den strukturella oförmågan att bearbeta bulkkisel. Användningen av extrema NA-värden tillåter laserpulser att uppnå tillräcklig jonisering för att förstöra kemiska bindningar i kisel, vilket leder till permanenta strukturella förändringar i kiselmaterial.
Sedan slutet av 1990-talet har forskare skrivit ultrakorta pulser av femtosekundlasrar till bulkmaterial med brett bandgap, som vanligtvis är isolatorer. Men hittills, för material med smalt bandgap, såsom kisel och andra halvledarmaterial, kan exakt ultrasnabb laserskrivning inte uppnås. Människor har arbetat för att skapa fler förutsättningar för tillämpning av 3D-laserskrivning i Silicon Photonics och studiet av nya fysiska fenomen i halvledare, för att utöka den enorma marknaden för kiselapplikationer.
I detta experiment fann forskare att även om femtosekundslasrar ökar laserenergin till maximal pulsintensitet tekniskt sett, kan kiselmassan inte bearbetas strukturellt. Men när femtosekundlasrar ersätts med ultrasnabba lasrar finns det ingen fysisk begränsning i driften av induktorkiselstrukturer. De fann också att laserenergi måste överföras på ett snabbt sätt i mediet för att minimera förlusten av icke-linjär absorption. Problemen som man stött på i tidigare arbete härrörde från laserns lilla numeriska apertur (NA), vilket är det vinkelområde i vilket lasern kan projiceras när den sänds och fokuseras. Forskarna löste problemet med numerisk bländare genom att använda kiselkulor som fast nedsänkningsmedium. När lasern är fokuserad i mitten av sfären undertrycks brytningen av kiselsfären helt och den numeriska bländaren ökas kraftigt, vilket löser problemet med kiselfotonskrivning.
Faktum är att i kiselfotonikapplikationer kan 3D-laserskrivning avsevärt förändra design och tillverkningsmetoder inom området kiselfotonik. Kiselfotonik betraktas som nästa revolution inom mikroelektronik, vilket påverkar laserns slutliga databearbetningshastighet på chipnivå. Utvecklingen av 3D-laserskrivteknik öppnar dörren till en ny värld för mikroelektronik.
