Recientemente, Margaux Chanal, un científico de Francia, Qatar, Rusia y Grecia, publicó un artículo titulado Cruzando el umbral de la escritura láser ultrarrápida en silicio a granel en el último número de Nature Communications. En intentos anteriores para escribir láseres ultra rápidos en silicio, los láseres de femtosegundo han hecho avances en la incapacidad estructural para procesar silicio a granel. El uso de valores extremos de NA permite que los pulsos del láser alcancen una ionización suficiente para destruir los enlaces químicos en el silicio, lo que lleva a cambios estructurales permanentes en los materiales de silicio.

Desde fines de la década de 1990, los investigadores han estado escribiendo pulsos ultracortos de láseres de femtosegundos en materiales a granel con un ancho de banda amplio, que generalmente son aislantes. Pero hasta ahora, para los materiales con un ancho de banda estrecho, como el silicio y otros materiales semiconductores, no se puede lograr una escritura láser ultra-rápida precisa. La gente ha estado trabajando para crear más condiciones para la aplicación de la escritura láser 3D en Silicon Photonics y el estudio de nuevos fenómenos físicos en los semiconductores, a fin de expandir el enorme mercado de aplicaciones de silicio.

En este experimento, los científicos descubrieron que incluso si los láseres de femtosegundo aumentan técnicamente la energía del láser hasta la intensidad máxima del pulso, el silicio en masa no se puede procesar estructuralmente. Sin embargo, cuando los láseres de femtosegundo son reemplazados por láseres ultrarrápidos, no hay limitación física en el funcionamiento de las estructuras de silicio inductor. También encontraron que la energía del láser debe transmitirse de forma rápida en el medio para minimizar la pérdida de absorción no lineal. Los problemas encontrados en trabajos anteriores se originaron a partir de la pequeña apertura numérica (NA) del láser, que es el rango de ángulo en el que se puede proyectar el láser cuando se transmite y enfoca. Los investigadores resolvieron el problema de la apertura numérica utilizando una esfera de silicio como medio de inmersión sólido. Cuando el láser se enfoca en el centro de la esfera, la refracción de la esfera de silicio se suprime completamente y la apertura numérica aumenta considerablemente, lo que resuelve el problema de la escritura de fotones de silicio.

De hecho, en las aplicaciones de fotónica de silicio, la escritura con láser 3D puede cambiar mucho los métodos de diseño y fabricación en el campo de la fotónica de silicio. La fotónica de silicio se considera como la próxima revolución de la microelectrónica, que afecta la velocidad final de procesamiento de datos del láser a nivel de chip. El desarrollo de la tecnología de escritura láser 3D abre las puertas a un nuevo mundo para la microelectrónica.