左手材料影响谐振腔内电磁场分布的研究

摘要

在用MPCVD装置沉积金刚石膜的工艺过程中，由于技术的限制导致沉积的金刚石膜质量较差，而且效率较低，而此问题的核心就在于MPCVD装置中的谐振腔。传统的方法是通过调整谐振腔的尺寸来改善谐振腔内电磁场的分布和提高谐振腔的品质参数（谐振频率和品质因数），或者通过引进高次模来提高谐振腔内的电磁场强度和品质参数，但是，实际在谐振腔的设计过程中，谐振腔的尺寸不可能无限减小，而且由于填充介质引起的损耗以及引进高次模所带来的模式干扰导致谐振腔内部电磁场分布的优化受到限制，同时还导致谐振腔品质参数的提高也变得困难。因此，本文以左手材料为核心，根据“左手材料”的特殊性质，运用电动力学理论对谐振腔内部电磁场分布进行计算研究，通过High Frequency Structure Simulator（简称HFSS）仿真软件对谐振腔内的场分布进行模拟。另外，还研究了填充不同属性的左手材料对谐振腔的谐振频率和品质因数的影响规律。计算研究结果显示:左手材料的填充可以改善谐振腔内部电磁场的分布。相对于传统材料而言，左手材料的填充可以使谐振腔内部中心部位的电磁场分布集中、电磁场强度增加。此外，填充不同属性的左手材料对谐振腔的谐振频率和品质因数也有比较特殊的影响，从而找到性质最佳的左手材料作为谐振腔内的填充介质来最有效的提高谐振腔的品质参数。该方法克服了传统材料对谐振腔内电磁场分布优化的局限性，为设计新型的谐振腔提供了一定的理论指导作用。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 国内外研究现状

1．2．1 左手材料的研究现状

1．2．2 MPCVD装置的研究现状

1．3 存在的问题和发展前景

1．3．1 左手材料存在的问题和发展前景

1．3．2 MPCVD装置存在的问题和发展前景

1．4 论文研究内容及意义

1．4．1 本论文研究的主要内容

1．4．2 本论文的研究意义

1．5 本章总结

第二章 左手材料的基本理论

2．1 左手材料的性质

2．1．1 电磁波在左手材料中的传播特性

2．1．2 左手材料的色散特性

2．1．3 左手材料的负折射现象

2．1．4 左手材料的完美成像特性

2．1．5 左手材料的逆多普勒效应

2．1．6 反常Goos-H?nchen位移

2．2 左手材料的结构特点以及人工实现历程

2．2．1 结构贴片型

2．2．2 传输线集成型

2．2．3 铁氧体复合型

2．2．4 光子晶体型

2．3 等效介质理论和等效参数的提取方法

2．4 左手材料的应用

2．5 本章小结

第三章 理论分析

3．1 谐振腔模型

3．2 真空谐振腔理论分析

3．3 介质谐振腔电磁场理论分析

3．4 介质谐振腔谐振频率分析

3．5 介质谐振腔的品质因数

3．6 本章小结

第四章 谐振腔内的电磁场分布

4．1 圆柱型微波谐振腔的仿真模型

4．2 谐振腔内的电场分布

4．3 谐振腔内的磁场分布

4．4 谐振腔中心部位的电场强度

4．5 谐振腔中心部位的磁场强度

4．6 本章小结

第五章 谐振腔的谐振参数

5．1 谐振腔的谐振频率

5．1．1 填充传统介质时谐振腔的谐振频率

5．1．2 填充左手介质时谐振腔的谐振频率

5．2 谐振腔的品质因数

5．3 本章小结

第六章 总结

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢