Neseniai Margaux Chanal, mokslininkas iš Prancūzijos, Kataro, Rusijos ir Graikijos, naujausiame "Nature Communications" numeryje paskelbė straipsnį "Ypatingai greito lazerinio rašymo dideliame silicio slenksčio peržengimas". Ankstesniuose bandymuose rašyti itin greitus lazerius silicyje, femtosekundiniai lazeriai padarė proveržį struktūriniame nesugebėjimui apdoroti masinio silicio. Ekstremalių NA verčių naudojimas leidžia lazerio impulsams pasiekti pakankamą jonizaciją, kad būtų sunaikintos cheminės silicio ryšiai, dėl ko silicio medžiagose įvyksta nuolatiniai struktūriniai pokyčiai.
Nuo 1990-ųjų pabaigos mokslininkai rašė itin trumpus femtosekundinių lazerių impulsus į masines medžiagas su plačiu pralaidumu, kurios dažniausiai yra izoliatoriai. Tačiau iki šiol negalima pasiekti tikslaus itin greito rašymo lazeriu naudojant medžiagas, turinčias siaurą tarpą, pavyzdžiui, silicį ir kitas puslaidininkines medžiagas. Žmonės stengėsi sukurti daugiau sąlygų 3D lazerinio rašymo taikymui Silicio fotonikoje ir naujų fizikinių reiškinių puslaidininkiuose tyrimui, kad būtų išplėsta didžiulė silicio taikomųjų programų rinka.
Šiame eksperimente mokslininkai nustatė, kad net jei femtosekundiniai lazeriai techniškai padidina lazerio energiją iki didžiausio impulso intensyvumo, silicio masinis kiekis negali būti struktūriškai apdorotas. Tačiau kai femtosekundiniai lazeriai pakeičiami itin sparčiais lazeriais, induktorių silicio konstrukcijų veikimui nėra jokių fizinių apribojimų. Jie taip pat nustatė, kad lazerio energija turi būti greitai perduodama terpėje, kad būtų sumažintas netiesinės absorbcijos praradimas. Ankstesniame darbe iškilusios problemos kilo dėl mažos lazerio skaitmeninės diafragmos (NA), kuri yra kampo diapazonas, kuriuo lazeris gali būti projektuojamas, kai jis perduodamas ir sufokusuojamas. Mokslininkai išsprendė skaitmeninės diafragmos problemą naudodami silicio sferą kaip kietą panardinimo terpę. Lazeriui sufokusavus sferos centrą, silicio sferos lūžis visiškai nuslopinamas, o skaitmeninė diafragma labai padidėja, taip išsprendžiama silicio fotonų rašymo problema.
Tiesą sakant, silicio fotonikos programose 3D lazerinis rašymas gali labai pakeisti projektavimo ir gamybos metodus silicio fotonikos srityje. Silicio fotonika laikoma kita mikroelektronikos revoliucija, turinčia įtakos galutiniam lazerio duomenų apdorojimo greičiui lustų lygyje. 3D lazerinio rašymo technologijos plėtra atveria duris į naują mikroelektronikos pasaulį.
