CN105502918B - 一种双腔型等离子体微波谐振腔 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种双腔型等离子体微波谐振腔，包括有谐振腔壳体和与其相联的波导装置，其特征在于设置有两个前后对称且轴线相平行的谐振腔壳体，在两个相平行谐振腔壳体的中间一侧沿垂直中线安设一个波导装置，波导装置的前端通过二分功率计与两个谐振腔壳体相联接，通过二分功率计将微波源功率等分成两，分别馈入两个相平行的谐振腔壳体。本发明将波导装置中的微波功率一分为二馈入两个同轴线的谐振腔，这样不仅能有效提高谐振腔的馈入功率，而且能有效降低微波的泄露；本发明设置合理，结构简单，两个相平行的谐振腔安设在一台沉积车床上，可使沉积车床的设备使用效率得到有效提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于PCVD光纤预制棒加工机床的双腔型等离子体微波谐振腔，是对现有等离子体微波谐振腔的改进。
背景技术
PCVD即等离子化学气相沉积法是光纤预制棒加工的主要工艺之一，等离子体微波谐振腔是PCVD沉积加工机床的核心部分。现有的等离子体微波谐振腔主要由谐振腔壳体和与其相联的波导装置组成，一台沉积车床通常只配置一个微波谐振腔体，这种单一谐振腔体的结构所存在的主要问题是馈入和输出功率受限，只能加工一根预制棒衬管，从而使得PCVD沉积车床的加工效率难以大幅提高并出现以下的问题：1、由于沉积速率较低，且只能对衬管单根加工，使得PCVD加工效率低，增加了光纤加工的成本，难以满足大批量生产光纤的需求；2、在沉积加工时，当沉积速率较高时往往出现制备的预制棒沿轴向参数不均匀，主要表现在熔缩以后芯棒内径和折射率沿棒长方向波动。这将影响光纤预制棒的加工质量和精度；3、为了提高PCVD沉积速率，需要增大微波源功率，增加谐振腔馈入功率，对于现有单一谐振腔体结构这将会导致微波泄漏急剧恶化，不利于等离子化学气相沉积车床操作人员的安全。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足提供一种双腔型等离子体微波谐振腔，它不仅能提高沉积车床的加工效率，而且能够有效增加微波馈入功率，降低微波泄漏。
本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：包括有谐振腔壳体和与其相联的波导装置，其特征在于设置有两个前后对称且轴线相平行的谐振腔壳体，在两个相平行谐振腔壳体的中间一侧沿垂直中线安设一个波导装置，波导装置的前端通过二分功率计与两个谐振腔壳体相联接，通过二分功率计将微波源功率等分成两，分别馈入两个相平行的谐振腔壳体。
按上述方案，所述的两个相平行谐振腔壳体平行间隔设置，两个相平行谐振腔壳体外壁最小间距为2~20 mm。
按上述方案，所述的二分功率计呈丫叉形，丫叉形角度为0~130°。
按上述方案，所述的谐振腔壳体为圆柱型谐振腔壳体，两圆柱型谐振腔壳体的形状相对称，两圆柱型谐振腔壳体的中心距为80mm~200mm。
按上述方案，所述的谐振腔壳体为圆环型谐振腔壳体，每个圆环型谐振腔壳体内设置有一个环形馈入小槽，两个圆环型谐振腔壳体内的环形馈入小槽相同，两个圆环型谐振腔壳体的形状相对称，两圆柱型谐振腔壳体的中心距为80mm~200mm。
按上述方案，所述的波导装置包括微波源和矩形波导，在微波源和二分功率计之间设置一个自动阻抗调节装置，使阻抗调节器、二分功率计以及谐振腔三者串联的阻抗等于波导的本征阻抗，以使分功率计和谐振腔的阻抗相匹配。
按上述方案，所述的二分功率计为矩形波导宽边二分功率计，二分功率计的阻抗与波导装置的矩形波导本证阻抗相匹配。
本发明的有益效果在于：1、设置两个相平行的谐振腔，将波导装置中的微波功率一分为二馈入两个同轴线的谐振腔，这样不仅能有效提高谐振腔的馈入功率，而且能有效降低微波的泄露；2、两个相平行的谐振腔安设在一台沉积车床上，可产生纵向移动的两个等离子体同时加工两根衬管，由此可以有效提高沉积加工的效率；3、采用一个波导连接两个谐振腔的结构，设置合理，结构简单，可使沉积车床的设备使用效率得到有效提高。
附图说明
图1为本发明的一个实施例主视图。
图2为图1的俯视图。
图3为了本发明另一个实施例的俯视图。
图4为本发明实施例中分功率计的结构示意图。
图5、图6为本发明分功率计其它结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步详细说明。
本发明第一个实施例如图1、2、4所示，包括有两个前后对称且轴线A1、A2相平行的谐振腔壳体1、2，所述的谐振腔壳体为圆柱型谐振腔壳体，两圆柱型谐振腔壳体的形状相对称，两个谐振腔壳体平行间隔设置，中心间距D1为120mm，两个相平行谐振腔壳体外壁最小间距D2为6 mm。两个谐振腔可同时穿装两根衬管5、6，在两个相平行谐振腔壳体的中间下方沿垂直中线S1安设一个波导装置4，波导装置包括微波源和矩形波导，在矩形波导的上端通过二分功率计3与两个谐振腔壳体分别相联接，通过二分功率计将微波源功率等分成两，分别馈入两个同轴线的谐振腔壳体；所述的二分功率计呈丫叉形，丫叉形角度为120°，二分功率计包括有一个输入端口和两个输出端口，输入口的横向截面与输出口的横向截面相等，矩形波导窄边的宽度为b，如果采用BJ-26波导，则b为43.18mm。所述的二分功率计为矩形波导窄边二分功率计，输入口和输出口的窄边均为b，二分功率计的阻抗与波导装置的矩形波导本证阻抗相匹配。在匹配微波源（微波发生器）和二分功率计之间设置一个自动阻抗调节装置，阻抗自动调节器能自动调节自己的阻抗，使阻抗调节器、二分功率计以及谐振腔三者串联的阻抗等于波导的本征阻抗，微波源和阻抗调节器还有一个环行器，环行器能使微波源和环行器的串联阻抗等于波导的本征阻抗，这样以后如果把微波源和环行器做一个整体看，它的阻抗等于波导的本征阻抗，这样保证这个整体与波导连接处没有阻抗匹配，没有反射功率，同样的如果把阻抗自动调节器，二分功率计和谐振腔做一个整体看，它们的阻抗也等于波导的本征阻抗，在它们和波导的连接处也就没有反射功率，那么整个系统阻抗就匹配了。微波源产生的微波经矩形波导传输到分功率计，微波经二分功率计3等分成两份，每份的功率约为微波源发射功率的一半，然后再分别馈入2个谐振腔中，这样馈入每个谐振腔的功率为微波发射源功率的一半，可以有效降低微波泄漏。
本发明第二个实施例入图3所示，它与第一个实施例的不同之处在于所述的谐振腔壳体为圆环型谐振腔壳体，圆环型谐振腔壳体包括有同轴线的内外圆柱筒，在内圆柱筒上开设有环形馈入小槽，两个圆环型谐振腔壳体内的环形馈入小槽G1、G2相对称，环形馈入小槽的宽度D3小于波长的十分之一。其它结构与上一个实施例相同。
图5、图6为本发明分功率计其它结构类型的示意图。这种类型的二分功率计是在TE10模矩形波导中面插入一块与宽边平行的金属片，该金属片与电场方向垂直，二分功率计采用渐变波导进行过渡，渐变波导设置在输入口和输出口之间，长度L1为半波长的整数倍，过渡后的输入口和输出口的窄边相等，均为b，如果采用BJ-26波导，则b为43.18mm。
Claims (5)
1.一种双腔型等离子体微波谐振腔，包括有谐振腔壳体和与其相联的波导装置，其特征在于设置有两个前后对称且轴线相平行的谐振腔壳体，在两个相平行谐振腔壳体的中间一侧沿垂直中线安设一个波导装置，波导装置的前端通过二分功率计与两个谐振腔壳体相联接，通过二分功率计将微波源功率等分成两，分别馈入两个相平行的谐振腔壳体；所述的波导装置包括微波源和矩形波导，在微波源和二分功率计之间设置一个自动阻抗调节装置，使阻抗调节器、二分功率计以及谐振腔三者串联的阻抗等于波导的本征阻抗，以使分功率计和谐振腔的阻抗相匹配；所述的两个相平行谐振腔壳体平行间隔设置，两个相平行谐振腔壳体外壁最小间距为2~20 mm；所述的二分功率计呈丫叉形，丫叉形角度为0~130°。
2.按权利要求1所述的双腔型等离子体微波谐振腔，其特征在于所述的谐振腔壳体为圆柱型谐振腔壳体，两圆柱型谐振腔壳体的形状相对称，两圆柱型谐振腔壳体的间距为80mm~200mm。
3.按权利要求1所述的双腔型等离子体微波谐振腔，其特征在于所述的谐振腔壳体为圆环型谐振腔壳体，每个圆环型谐振腔壳体内设置有一个环形馈入小槽，两个圆环型谐振腔壳体内的环形馈入小槽相同，两个圆环型谐振腔壳体的形状相对称，两圆环型谐振腔壳体的间距为80mm~200mm。
4.按权利要求1所述的双腔型等离子体微波谐振腔，其特征在于所述的二分功率计为矩形波导宽边二分功率计，二分功率计的阻抗与波导装置的矩形波导本征阻抗相匹配。
5.按权利要求1所述的双腔型等离子体微波谐振腔，其特征在于所述的二分功率计在矩形波导中面插入一块与宽边平行的金属片，该金属片与电场方向垂直，二分功率计采用渐变波导进行过渡，渐变波导设置在输入口和输出口之间，长度L1为半波长的整数倍，过渡后的输入口和输出口的窄边相等。
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