Recentemente, Margaux Chanal, cientista da França, Qatar, Rússia e Grécia, publicou um artigo intitulado Crossing the threshold of ultrafast laser writing in bulk silicon na última edição da Nature Communications. Em tentativas anteriores de escrever lasers ultrarrápidos em silício, os lasers de femtossegundos fizeram avanços na incapacidade estrutural de processar silício em massa. O uso de valores extremos de NA permite que os pulsos de laser atinjam ionização suficiente para destruir as ligações químicas no silício, levando a mudanças estruturais permanentes nos materiais de silício.
Desde o final da década de 1990, os pesquisadores escrevem pulsos ultracurtos de lasers de femtossegundos em materiais a granel com amplo bandgap, que geralmente são isolantes. Mas até agora, para materiais com banda estreita, como silício e outros materiais semicondutores, a escrita a laser ultrarrápida precisa não pode ser alcançada. As pessoas têm trabalhado para criar mais condições para a aplicação da escrita a laser 3D em Silicon Photonics e o estudo de novos fenômenos físicos em semicondutores, de modo a expandir o enorme mercado de aplicações de silício.
Neste experimento, os cientistas descobriram que, mesmo que os lasers de femtossegundos aumentem a energia do laser para a intensidade máxima de pulso tecnicamente, o silício a granel não pode ser processado estruturalmente. No entanto, quando os lasers de femtossegundos são substituídos por lasers ultrarrápidos, não há limitação física na operação das estruturas de silício indutoras. Eles também descobriram que a energia do laser deve ser transmitida de forma rápida no meio para minimizar a perda de absorção não linear. Os problemas encontrados em trabalhos anteriores originaram-se da pequena abertura numérica (NA) do laser, que é a faixa de ângulo em que o laser pode ser projetado quando transmitido e focalizado. Os pesquisadores resolveram o problema da abertura numérica usando esfera de silício como meio de imersão sólido. Quando o laser é focado no centro da esfera, a refração da esfera de silício é completamente suprimida e a abertura numérica é grandemente aumentada, resolvendo assim o problema da escrita de fótons de silício.
De fato, em aplicações de fotônica de silício, a escrita a laser 3D pode mudar muito os métodos de projeto e fabricação no campo da fotônica de silício. A fotônica de silício é considerada a próxima revolução da microeletrônica, afetando a velocidade final de processamento de dados do laser no nível do chip. O desenvolvimento da tecnologia de escrita a laser 3D abre as portas para um novo mundo para a microeletrônica.
