谐振腔谐振参数的优化与设计

摘要

在工业应用领域，尤其是在金刚石膜的沉积过程中，谐振腔的品质参数一直是制约金刚石膜的质量以及沉积速度的关键因素。传统的提高MPCVD谐振腔品质参数的方法是通过调节谐振腔的外观尺寸或控制输入功率，但由于传统方法的局限性，致使MPCVD谐振腔的谐振频率、品质因数、电磁场的分布以及输出功率无法得到大幅度的提高。为了进一步改进MPCVD的品质参数，本文引入性质与传统材料具有一定差别的“左手材料”。根据“左手材料”有别于传统介质的特殊性质，通过FDTD理论计算与HFSS模拟仿真相结合的方法，对影响MPCVD谐振腔品质参数的因素进行分析整理，研究填充介质的材料属性与谐振腔的电磁场分布、品质因数、谐振频率的关系，总结各个因素的作用效果以及作用机理。重点探究填充介质的材料属性与谐振腔品质因数、谐振频率、输出功率以及等离子体分布的关系。数据分析结果与仿真结果显示:左手材料的填充可以改善谐振腔内部电磁场的分布情况，提高谐振腔的谐振频率以及品质因数。相较于传统材料而言，左手材料可以使谐振腔内部中心部位的电磁场强度增加、固有品质因数提高。左手材料可以在不改变谐振腔尺寸的基础上提高谐振频率。在理论在传统理论的基础上有了进一步的进展，为探索和设计新颖的谐振腔提供了一定的理论依据。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 国内外研究现状

1．3 存在的问题和发展趋势

1．4 论文研究内容

第二章 “左手材料’’

2．1 “左手材料’’的性质

2．1．1 反常Cherenkov辐射

2．1．2 逆Doppler效应

2．1．3 反常Goos-H(a)nchen位移

2．2 有关“左手材料”合成的研究

2．2．1 金属谐振结构

2．2．2 传输线结构

第三章 理论分析

3．1 谐振腔模型的建立

3．2 真空谐振控理论分析

3．3 介质谐振腔理论分析

3．3．1 谐振频率

3．3．2 品质因数

第四章 谐振腔的尺寸优化

4．1 模拟与仿真

4．1．1 圆柱谐振腔式的MPCVD装置

4．1．2 微波等离子体放电系统

4．2 仿真结果

4．3 数据分析

第五章 左手材料对谐振腔品质参数的优化

5．1 微波谐振腔简化模型的建立

5．2 理论分析与模拟验证

5．2．1 电磁场的分布

5．2．2 品质因数

5．2．3 谐振频率

5．3 数据分析

第六章 总结

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢