[发明专利]用于提高频率稳定性的半导体激光器安装座

说明书

相关申请交叉引用

本申请根据美国法典第35部分119条要求2011年3月16日提交的题为“Laser Mounting for Improved Frequency Stability”的共同未决美国临时专利申请no.61/453,523的优先权，并涉及2011年2月14日提交的题为“Spectrometer with Validation Cell”的共同未决且共同拥有的美国专利申请no.13/026,921，以及还涉及2011年2月14日提交的题为“Validation and Correction of Spectrometer Performance Using a Validation Cell”的共同未决且共同拥有的美国专利申请no.13/027,000。本段落中指出的各个申请的公开内容在此通过引用而全部并入。

技术领域

本文所述主题涉及半导体激光器的频率稳定，特别涉及用于这些激光器的安装座技术。

背景技术

可调激光器基示踪气体分析仪，例如可调二极管激光器吸收光谱仪（TDLAS），可针对气体的一个样本容量的每一测量采用窄线宽（例如近似单频率）激光源，该激光源在目标分析物的示踪气体吸收频率范围上被调谐。理想地，这种分析仪中的激光源在恒定激光注入电流和操作温度下，在逐行激光扫描的开始和结束频率中不会展现出材料改变。此外，激光器的频率调谐率的长期稳定性在扫描范围上随激光注入电流改变，且在延长的服务周期下的过度重复扫描也是可取的。

但是，取决于操作波长，现行的可调激光源（例如二极管激光器和半导体激光器）会典型地展现出若干微微米（千兆赫左右）/每天至零点几微微米/每天的波长漂移。典型的示踪气体吸收带线宽在某些情况下可为零点几纳米至微米左右。因此，激光源的输出强度中的漂移或其他变化可随时间流逝而在示踪气体分析物，特别是具有一种或多种本底化合物的气体（其吸收波谱会干扰目标分析物的吸收特征）的识别和量化中引入关键性误差。

发明内容

在一方面中，一种方法包括将半导体激光器芯片的第一接触表面形成为具有目标表面粗糙度，选择该目标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触表面的金属阻挡层（例如扩散阻挡层）的阻挡层厚度。随后将金属阻挡层以该阻挡层厚度施加至第一接触表面。利用焊接组成物将半导体激光器芯片焊接至载体安装座。焊接包括通过将焊接组成物加热至小于发生金属阻挡层溶解进入焊接组成物的阈值温度而熔化焊接组成物。

在一个相关方面中，制造的制品包括半导体激光器芯片的第一接触表面，其被形成为具有目标表面粗糙度。目标表面粗糙度包括基本上小于阻挡层厚度的最大峰谷高度。制造的制品还包括施加至第一接触表面的具有该阻挡层厚度的金属阻挡层以及利用焊接组成物焊接半导体激光器芯片的载体安装座。通过焊接工艺将半导体激光器芯片沿第一接触表面焊接至载体安装座，焊接工艺包括通过将焊接组成物加热至小于发生金属阻挡层溶解进入焊接组成物的阈值温度而熔化焊接组成物。

在某些变型中，一个或多个以下特征可视情况涵盖在任何可执行的组合中。在焊接工艺之后，阻挡层可被持续保留，以致在焊接组成物和半导体激光器芯片的材料之间没有发生直接的接触，和/或以致半导体激光器芯片、焊接组成物中任一个的成分中没有存在直接通路，且载体安装座可设置在整个阻挡层上。而且在焊接工艺之后，焊料组成物的特征可以在于基本上暂时稳定的电传导性和热传导性。金属阻挡层可视情况包括包含以下至少之一的一个或多个金属阻挡层：铂（Pt）、钯（Pd）、镍（Ni）、钨（W）、钼（Mo）、钛（Ti）、钽（Ta）、锆（Zr）、铈（Ce）、钆（Gd）、铬（Cr）、锰（Mn）、铝（Al）、铍（Be）和钇（Y）。