[实用新型]一种微波腔体组件

说明书

本申请涉及一种微波腔体组件，涉及光纤预制棒加工技术领域，该微波腔体组件用于加工石英反应管，石英反应管内设有等离子体负载，微波腔体组件包括：谐振腔壳体，开设有圆柱形谐振腔，谐振腔壳体底部开设有波导入口；耦合装置，其包括具有第一耦合孔的耦合波导和具有第二耦合孔的立柱波导，耦合波导一端与波导入口连通，另一端与立柱波导连通；第一耦合孔的尺寸被配置为使负载反射系数S₁₁持续保持不大于第一阈值。本申请，随着石英反应管的管壁厚度增加，等离子体负载变化对微波能量耦合的影响较小，负载反射系数S₁₁仍维持在较低的水平，以减少微波能量的损耗，提高沉积质量。

技术领域

本申请涉及光纤预制棒加工技术领域，特别涉及一种微波腔体组件。

背景技术

PCVD(Microwave Activated Plasma Chemical Vapor Deposition，微波激活等离子体化学气相沉积)工艺是制备光纤预制棒芯棒的主要工艺之一。微波等离子体具有能量大、活性强、激发的等离子体密度高、工作稳定、无电极污染等优点，非常适合光纤预制棒的沉积。

在低压状态，及高频率的微波的作用下，进入反应管的原料气体 (主要为SiCl₄，GeCl₄，POCl₃，O₂以及C₂F₆等)部分被电离成活化的等离子体状态，这些活性离子能快速地发生反应，反应产物以玻璃态沉积在管壁内表面上。由于微波谐振腔可快速移动，使单层的沉积厚度较薄，易于制造精细而复杂的折射率剖面。因此，用于激发等离子体化学气相沉积的微波谐振腔是PCVD沉积机床的核心设备。

相关技术中，用于光纤预制棒制造的微波谐振腔主要有同轴型和圆柱型两种，其中同轴型微波谐振腔适于加工外径相对较小的石英管，圆柱型微波谐振腔适于加工外径相对较大的石英管。

但是，同轴型微波谐振腔由于存在结构限制，即R+r＝λ_min/π(r为同轴腔内导体半径，R为同轴腔半径，λ_min为工作频带内的最短波长)，因此，不适合制造大直径的光纤预制棒。另外，在输入高功率微波时，腔体及同轴线波导容易发热，严重时可能会导致微波腔体或同轴线波导烧毁。

而对于圆柱型微波谐振腔，由于在PCVD沉积过程中，玻璃化后的掺杂SiO₂以熔融玻璃态沉积在石英反应管的内壁，管壁厚度逐步增加，反应管内径在不断变小，等离子体密度及形态发生改变，导致微波腔体的负载发生变化，因此存在微波与等离子体负载无法匹配的情况，微波系统的电压驻波比(VSWR)增加，负载反射系数S₁₁会增加至0.4～0.85之间，使大部分微波能量反射回微波源(微波发生器)端，造成微波源工作不稳定，同时导致负载接受到的微波能量过低，PCVD 沉积质量差，粉尘多等问题，严重时还会导致调节微波反射的微波匹配元件或微波腔体打火烧毁。

实用新型内容

本申请实施例提供一种微波腔体组件，以解决相关技术中谐振腔中负载反射系数S₁₁随石英反应管壁厚度增加而增大，造成微波能量损耗的问题。

一种微波腔体组件，用于加工石英反应管，上述石英反应管内设有等离子体负载，上述微波腔体组件包括：

谐振腔壳体，其开设有圆柱形谐振腔，上述谐振腔壳体底部开设有一波导入口；

耦合装置，其包括具有第一耦合孔的耦合波导和具有第二耦合孔的立柱波导，上述耦合波导一端与上述波导入口连通，另一端与上述立柱波导连通，且上述立柱波导位于耦合波导下方；

上述第一耦合孔的尺寸小于上述第二耦合孔尺寸，且上述第一耦合孔的尺寸被配置为使负载反射系数S₁₁持续保持不大于第一阈值。