Πρόσφατα, ο Margaux Chanal, ένας επιστήμονας από τη Γαλλία, το Κατάρ, τη Ρωσία και την Ελλάδα, δημοσίευσε μια εργασία με τίτλο Crossing the threshold of ultrafast laser write in bulk silicon στο τελευταίο τεύχος του Nature Communications. Σε προηγούμενες προσπάθειες να γραφούν εξαιρετικά γρήγορα λέιζερ σε πυρίτιο, τα λέιζερ femtosecond έχουν κάνει καινοτομίες στη δομική αδυναμία επεξεργασίας πυριτίου χύδην. Η χρήση ακραίων τιμών ΝΑ επιτρέπει στους παλμούς λέιζερ να επιτύχουν επαρκή ιονισμό για να καταστρέψουν τους χημικούς δεσμούς στο πυρίτιο, οδηγώντας σε μόνιμες δομικές αλλαγές στα υλικά πυριτίου.
Από τα τέλη της δεκαετίας του 1990, οι ερευνητές γράφουν υπερμικρούς παλμούς λέιζερ femtosecond σε χύμα υλικά με μεγάλο διάκενο, τα οποία είναι συνήθως μονωτές. Αλλά μέχρι τώρα, για υλικά με στενό διάκενο, όπως το πυρίτιο και άλλα υλικά ημιαγωγών, δεν μπορεί να επιτευχθεί ακριβής εξαιρετικά γρήγορη γραφή με λέιζερ. Οι άνθρωποι εργάζονται για τη δημιουργία περισσότερων συνθηκών για την εφαρμογή της τρισδιάστατης γραφής λέιζερ στη Silicon Photonics και τη μελέτη νέων φυσικών φαινομένων στους ημιαγωγούς, ώστε να επεκταθεί η τεράστια αγορά εφαρμογών πυριτίου.
Σε αυτό το πείραμα, οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι ακόμα κι αν τα λέιζερ femtosecond αυξήσουν την ενέργεια του λέιζερ στη μέγιστη ένταση παλμού τεχνικά, το χύμα πυρίτιο δεν μπορεί να υποστεί δομική επεξεργασία. Ωστόσο, όταν τα λέιζερ femtosecond αντικαθίστανται από εξαιρετικά γρήγορα λέιζερ, δεν υπάρχει φυσικός περιορισμός στη λειτουργία των δομών πυριτίου επαγωγέα. Βρήκαν επίσης ότι η ενέργεια λέιζερ πρέπει να μεταδίδεται με γρήγορο τρόπο στο μέσο προκειμένου να ελαχιστοποιηθεί η απώλεια της μη γραμμικής απορρόφησης. Τα προβλήματα που αντιμετωπίστηκαν σε προηγούμενες εργασίες προήλθαν από το μικρό αριθμητικό διάφραγμα (NA) του λέιζερ, το οποίο είναι το εύρος γωνίας στο οποίο μπορεί να προβληθεί το λέιζερ όταν μεταδίδεται και εστιάζεται. Οι ερευνητές έλυσαν το πρόβλημα του αριθμητικού ανοίγματος χρησιμοποιώντας σφαίρα πυριτίου ως στερεό μέσο βύθισης. Όταν το λέιζερ εστιάζεται στο κέντρο της σφαίρας, η διάθλαση της σφαίρας του πυριτίου καταστέλλεται πλήρως και το αριθμητικό άνοιγμα αυξάνεται πολύ, λύνοντας έτσι το πρόβλημα της εγγραφής φωτονίων πυριτίου.
Στην πραγματικότητα, σε εφαρμογές φωτονικής πυριτίου, η τρισδιάστατη γραφή με λέιζερ μπορεί να αλλάξει σε μεγάλο βαθμό τις μεθόδους σχεδιασμού και κατασκευής στον τομέα της φωτονικής του πυριτίου. Η φωτονική πυριτίου θεωρείται ως η επόμενη επανάσταση της μικροηλεκτρονικής, επηρεάζοντας την τελική ταχύτητα επεξεργασίας δεδομένων του λέιζερ σε επίπεδο τσιπ. Η ανάπτυξη της τεχνολογίας τρισδιάστατης γραφής με λέιζερ ανοίγει την πόρτα σε έναν νέο κόσμο για τη μικροηλεκτρονική.
