Nemrég Margaux Chanal, egy francia, katari, oroszországi és görög tudós a Nature Communications legfrissebb számában publikált egy tanulmányt Az ultragyors szilíciumban történő ultragyors lézerírás küszöbének átlépése címmel. Az ultragyors lézerek szilíciumban való írására irányuló korábbi kísérletek során a femtoszekundumos lézerek áttörést hoztak a tömeges szilícium feldolgozásának szerkezeti képtelenségében. Az extrém NA-értékek használata lehetővé teszi, hogy a lézerimpulzusok elegendő ionizációt érjenek el a szilícium kémiai kötéseinek elpusztításához, ami tartós szerkezeti változásokhoz vezet a szilícium anyagokban.
Az 1990-es évek vége óta a kutatók femtoszekundumos lézerek ultrarövid impulzusait írják széles sávszélességű ömlesztett anyagokba, amelyek általában szigetelők. De mindeddig a szűk sávszélességű anyagoknál, mint például a szilícium és más félvezető anyagok, nem sikerült precíz ultragyors lézerírást elérni. Az emberek azon dolgoznak, hogy több feltételt teremtsenek a 3D-s lézerírás alkalmazásához a szilíciumfotonikában és a félvezetők új fizikai jelenségeinek tanulmányozására, ezzel is bővítve a szilícium-alkalmazások hatalmas piacát.
Ebben a kísérletben a tudósok azt találták, hogy még ha a femtoszekundumos lézerek technikailag a maximális impulzusintenzitásra növelik is a lézerenergiát, az ömlesztett szilícium szerkezetileg nem feldolgozható. Ha azonban a femtoszekundumos lézereket ultragyors lézerekre cserélik, az induktoros szilícium szerkezetek működésében nincs fizikai korlát. Azt is megállapították, hogy a lézerenergiát gyorsan kell továbbítani a közegben, hogy minimalizáljuk a nemlineáris abszorpció veszteségét. A korábbi munkák során felmerült problémák a lézer kis numerikus apertúrájából (NA) adódnak, amely az a szögtartomány, amelybe a lézer átvitel és fókuszálás közben vetíthető. A kutatók úgy oldották meg a numerikus apertúra problémáját, hogy szilíciumgömböt használtak szilárd merülő közegként. Ha a lézert a gömb közepére fókuszáljuk, a szilícium gömb fénytörése teljesen elnyomódik, és a numerikus apertúra jelentősen megnő, így megoldódik a szilícium fotonírás problémája.
Valójában a szilíciumfotonikai alkalmazásokban a 3D lézerírás nagymértékben megváltoztathatja a tervezési és gyártási módszereket a szilíciumfotonika területén. A szilíciumfotonikát a mikroelektronika következő forradalmának tekintik, amely befolyásolja a lézer végső adatfeldolgozási sebességét chip szinten. A 3D lézerírási technológia fejlődése egy új világ felé nyitja meg a kaput a mikroelektronika számára.
