[发明专利]借助表面发射半导体装置的数字热注入

说明书

相关申请案交叉参考

本申请案基于以下申请案且主张其优先权：2009年7月10日提出申请的第61/224,765号美国临时申请案及2009年3月5日提出申请的第61/157,799号美国临时申请案，所述临时申请案两者以全文引用的方式并入本文中。

以引用方式并入：

第7,425,296号美国专利、2006年7月7日提出申请的第11/448,630号美国专利、2008年7月9日提出申请的第12/135,739号美国专利及2009年3月5日提出申请的第61/157,799号美国临时专利申请案特此以全文引用的方式并入本发明中。

技术领域

本发明大体来说涉及一种借助特殊类别的半导体激光器(在一种形式中，为表面发射装置)的新颖并入而用数字方式将热注入到宽广范围的产品中的新颖方法。本发明涉及一种实践直接注入合意地匹配特定材料在指定波长下的吸收规格的窄带辐射能量的现有技术的更具体及有利的方式。

背景技术

第7,425,296号美国专利(上文已识别)及相关专利族中全面地描述了用于实践现有技术的一般技术。以上专利族大体教示一种称为通过吸收光谱匹配进行的窄带数字热注入或者简单地说数字热注入或DHI的技术。必须充分理解的重要DHI概念是使辐照波长与目标具有对于所期望应用结果为最合意的吸收系数所处的特定波长匹配的概念。由于每一类型的材料均具有其自身的由其分子构成的原子吸收特性导致的独特吸收光谱，因此有必要获悉对于待借助DHL处理的任何给定目标材料吸收光谱曲线看上去为何样的。表示每一辐照波长的完整吸收系数集合的点轨迹将构成所述材料的完整吸收曲线。完整光谱吸收曲线经常称为光谱曲线或其它简称。随着实践者简化DHI技术以针对给定应用实际上进行实践，存在要考虑的宽广范围的事物，如上文所提及的′296专利族中更完整地描述。

尽管术语窄带恰当地适用于所有DHI应用，但一些应用比其它应用更加关键。举例来说，在一些应用中，二百或三百纳米的带宽可窄到足以匹配给定产品的吸收曲线的特定区。尽管每一种不同材料或化合物均具有其自身的特有吸收曲线形状，因此其经常在曲线的一部分中缓慢地改变形状或在曲线的其它部分中急剧地改变形状。

由于每一不同类型的材料均具有其自身的特有曲线形状，因此难以进行概括，但尽管一些材料将具有平缓改变的吸收曲线，但许多其它材料的吸收曲线具有在UV与长红外线之间的某一地方具有快速或急剧改变的形状的区。这些区将为吸收曲线中具有非常陡峭的斜率使得波长的小改变等同于吸收系数的非常大的改变的区。举例来说，匹萨面团、水、香肠及奶酪在900纳米到1500纳米范围中全部具有活跃且快速改变的曲线，其中存在小于50纳米的波长改变将得出3X到5X的吸收系数差的点。存在吹塑饮料与食品容器的其它材料，例如聚对苯二甲酸乙二酯(或PET)材料，所述材料的吸收曲线具有极陡峭的若干部分。将此陡峭曲线上的确切点作为目标以便利用对于以所期望方式加热所述材料来说为最优的确切吸收系数需要可在为高度可重复的非常高的波长精度水平上经济地制造的激光装置。类似地，如果设法击中吸收曲线(通常使用y轴上的吸收及x轴上的波长绘制而成)中的窄峰值或谷值，还需要波长精度。在此情况下从所期望中心波长的波长变化的惩罚意味着，辐照将错过峰值且实际上用将在实质上不同于计划的吸收下的能量击中目标。结果将需要实现所期望加热或能量沉积所需的能量量的大改变。

数字热注入的另一概念涉及在涉及多种不同材料类型时选择用于所期望结果的波长。举例来说，选择具有至少一种波长的材料，在多少波长下，两种材料均具有合意地不同的吸收。当一种材料在在另一种材料为高吸收性所处的波长下为高透射性时，可借助最小加热射击穿过第一透射材料的能量同时借助所期望水平的加热实现第二材料的实质吸收。此概念可针对两种以上材料延伸，但波长精度水平可甚至进一步上升。还可使用添加剂，其诱发高吸收峰值以增强此概念的可用性，但其可进一步需要高水平的波长选择及精度以实现所期望的系统结果。