[發明專利]用于提高頻率穩定性的半導體激光器安裝座

在審

• 申請號: 201280013579.4
• 申請日: 2012-03-14
• 公開（公告）號: CN103518296A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 加比·紐鮑爾;阿爾弗雷德·菲提施;馬蒂亞斯·施里姆佩爾
• 申請（專利權）人: 光譜傳感器公司
• 主分類號: H01S5/042
• 分類號: H01S5/042;H01S5/022
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 鄒璐;安翔

相關申請交叉引用

本申請根據美國法典第35部分119條要求2011年3月16日提交的題為“Laser?Mounting?for?Improved?Frequency?Stability”的共同未決美國臨時專利申請no.61/453,523的優先權，并涉及2011年2月14日提交的題為“Spectrometer?with?Validation?Cell”的共同未決且共同擁有的美國專利申請no.13/026,921，以及還涉及2011年2月14日提交的題為“Validation?and?Correction?of?Spectrometer?Performance?Using?a?Validation?Cell”的共同未決且共同擁有的美國專利申請no.13/027,000。本段落中指出的各個申請的公開內容在此通過引用而全部并入。

技術領域

本文所述主題涉及半導體激光器的頻率穩定，特別涉及用于這些激光器的安裝座技術。

背景技術

可調激光器基示蹤氣體分析儀，例如可調二極管激光器吸收光譜儀（TDLAS），可針對氣體的一個樣本容量的每一測量采用窄線寬（例如近似單頻率）激光源，該激光源在目標分析物的示蹤氣體吸收頻率范圍上被調諧。理想地，這種分析儀中的激光源在恒定激光注入電流和操作溫度下，在逐行激光掃描的開始和結束頻率中不會展現出材料改變。此外，激光器的頻率調諧率的長期穩定性在掃描范圍上隨激光注入電流改變，且在延長的服務周期下的過度重復掃描也是可取的。

但是，取決于操作波長，現行的可調激光源（例如二極管激光器和半導體激光器）會典型地展現出若干微微米（千兆赫左右）/每天至零點幾微微米/每天的波長漂移。典型的示蹤氣體吸收帶線寬在某些情況下可為零點幾納米至微米左右。因此，激光源的輸出強度中的漂移或其他變化可隨時間流逝而在示蹤氣體分析物，特別是具有一種或多種本底化合物的氣體（其吸收波譜會干擾目標分析物的吸收特征）的識別和量化中引入關鍵性誤差。

發明內容

在一方面中，一種方法包括將半導體激光器芯片的第一接觸表面形成為具有目標表面粗糙度，選擇該目標表面粗糙度所具有的最大峰谷高度基本上小于要施加至第一接觸表面的金屬阻擋層（例如擴散阻擋層）的阻擋層厚度。隨后將金屬阻擋層以該阻擋層厚度施加至第一接觸表面。利用焊接組成物將半導體激光器芯片焊接至載體安裝座。焊接包括通過將焊接組成物加熱至小于發生金屬阻擋層溶解進入焊接組成物的閾值溫度而熔化焊接組成物。

在一個相關方面中，制造的制品包括半導體激光器芯片的第一接觸表面，其被形成為具有目標表面粗糙度。目標表面粗糙度包括基本上小于阻擋層厚度的最大峰谷高度。制造的制品還包括施加至第一接觸表面的具有該阻擋層厚度的金屬阻擋層以及利用焊接組成物焊接半導體激光器芯片的載體安裝座。通過焊接工藝將半導體激光器芯片沿第一接觸表面焊接至載體安裝座，焊接工藝包括通過將焊接組成物加熱至小于發生金屬阻擋層溶解進入焊接組成物的閾值溫度而熔化焊接組成物。

在某些變型中，一個或多個以下特征可視情況涵蓋在任何可執行的組合中。在焊接工藝之后，阻擋層可被持續保留，以致在焊接組成物和半導體激光器芯片的材料之間沒有發生直接的接觸，和/或以致半導體激光器芯片、焊接組成物中任一個的成分中沒有存在直接通路，且載體安裝座可設置在整個阻擋層上。而且在焊接工藝之后，焊料組成物的特征可以在于基本上暫時穩定的電傳導性和熱傳導性。金屬阻擋層可視情況包括包含以下至少之一的一個或多個金屬阻擋層：鉑（Pt）、鈀（Pd）、鎳（Ni）、鎢（W）、鉬（Mo）、鈦（Ti）、鉭（Ta）、鋯（Zr）、鈰（Ce）、釓（Gd）、鉻（Cr）、錳（Mn）、鋁（Al）、鈹（Be）和釔（Y）。