專利名稱：等離子體諧振腔可調(diào)諧波導(dǎo)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于PCVD光纖預(yù)制棒加工機(jī)床的等離子體諧振腔可調(diào)諧波導(dǎo)裝置，是對現(xiàn)有等離子體諧振腔波導(dǎo)裝置的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
PCVD即等離子化學(xué)氣相沉積法是光纖預(yù)制棒加工的主要工藝之一，PCVD工藝的加工機(jī)理是通過高頻微波對反應(yīng)物氣體的直接作用，使其迅速發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)而形成純二氧化硅或摻雜的二氧化硅，在石英管內(nèi)壁直接以玻璃態(tài)沉積。PCVD工藝具有靈活精密的特點(diǎn)，而等離子體諧振腔微波系統(tǒng)是PCVD加工設(shè)備的核心部分。等離子體諧振腔微波系統(tǒng)包括有等離子體諧振腔、微波發(fā)生器和波導(dǎo)裝置三部分組成，其中波導(dǎo)裝置需要與等離子體諧振腔相匹配才能將微波發(fā)生器產(chǎn)生的微波傳輸耦合至等離子體諧振腔，通過等離子體諧振腔發(fā)射高頻微波能量來完成PCVD工藝加工過程。在這過程中波導(dǎo)裝置與等離子體諧振腔的匹配十分重要，否則，兩者之間的不匹配不僅會影響耦合效果，造成能量的損耗，而且還易損壞系統(tǒng)器件，并影響PCVD工藝的加工精度。在現(xiàn)有技術(shù)中，通常是在波導(dǎo)裝置中設(shè)置同軸波導(dǎo)，通過對同軸波導(dǎo)中同軸內(nèi)導(dǎo)體(天線)插入矩形波導(dǎo)深度的調(diào)節(jié)來調(diào)整波導(dǎo)裝置的匹配性能，然而，采用上述結(jié)構(gòu)調(diào)整功能十分有限，難以應(yīng)對等離子體諧振腔的等效負(fù)載在加工過程中的變化，更無法實(shí)現(xiàn)等離子體諧振腔微波系統(tǒng)能量耦合的實(shí)時控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足而提供一種等離子體諧振腔可調(diào)諧波導(dǎo)裝置，它能有效地調(diào)節(jié)波導(dǎo)裝置與等離子諧振腔負(fù)載的匹配性能，實(shí)現(xiàn)等離子體諧振腔微波系統(tǒng)能量耦合的實(shí)時控制，進(jìn)一步提高PCVD工藝的加工精度和效率。
本發(fā)明為解決上述提出的問題所采用的技術(shù)方案為包括有垂直相交的兩段波導(dǎo)，水平設(shè)置的矩形波導(dǎo)4通過適配器3與垂直設(shè)置的圓柱波導(dǎo)2或同軸波導(dǎo)相連接，矩形波導(dǎo)的另一端與雙向定向耦合器6相連，雙向定向耦合器中設(shè)置有入射能量傳感器7和反射能量傳感器8，其不同之處在于在矩形波導(dǎo)中設(shè)置自動調(diào)諧器。
按上述方案，所述的自動調(diào)諧器包括在矩形波導(dǎo)4筒壁開設(shè)銷孔，銷孔中安設(shè)調(diào)諧銷5，調(diào)諧銷的外端與一伸縮驅(qū)動裝置相連，構(gòu)成伸縮銷自動調(diào)諧器；調(diào)諧銷可設(shè)置1～3個，沿矩形波導(dǎo)的縱向并列間隔設(shè)置；所述的伸縮驅(qū)動裝置可為螺桿伸縮驅(qū)動裝置或齒條伸縮驅(qū)動裝置。
本發(fā)明使用時，雙向定向耦合器的一端與微波發(fā)生器連接，將微波發(fā)生器產(chǎn)生的高頻微波向前傳輸至矩形波導(dǎo)，并經(jīng)過適配器和圓柱波導(dǎo)(或同軸波導(dǎo))使高頻微波耦合到等離子諧振腔，通過等離子諧振腔將高頻微波能量發(fā)射到被加工件玻璃襯管中的混合氣體而完成PCVD加工過程。當(dāng)波導(dǎo)裝置傳輸?shù)哪芰颗c等離子諧振腔的負(fù)載不相匹配時，通過入射能量傳感器和反射能量傳感器的檢測，將信號數(shù)據(jù)傳至微處理機(jī)，微處理機(jī)根據(jù)入射和反射能量的變化，控制驅(qū)動自動調(diào)諧器中調(diào)諧銷插入矩形波導(dǎo)的深度來改變波導(dǎo)系統(tǒng)的等效阻抗，使等離子諧振腔負(fù)載阻抗與源阻抗匹配，以達(dá)到最小化反射能量，使等離子諧振腔耦合到最大能量的目的。即使波導(dǎo)裝置系統(tǒng)很好地與諧振腔負(fù)載匹配，從而實(shí)現(xiàn)能量耦合的實(shí)時控制。
本發(fā)明的有益效果在于1、通過在波導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)置自動調(diào)諧器，能使波導(dǎo)裝置很好地與諧振腔負(fù)載匹配，以適應(yīng)加工過程中諧振腔等效負(fù)載的不斷變化，從而實(shí)現(xiàn)能量耦合的實(shí)時控制；2、有助于提高PCVD工藝的加工精度和效率，同時避免微波對系統(tǒng)器件的損壞，提高等離子體諧振腔微波系統(tǒng)的有效使用壽命；3、結(jié)構(gòu)簡單，使用調(diào)節(jié)性能可靠，自動化程度高。


圖1為本發(fā)明一個實(shí)施例的正視結(jié)構(gòu)圖。
圖2為本發(fā)明一個實(shí)施例中自動調(diào)諧器部分的立體結(jié)構(gòu)圖。
圖3為本發(fā)明一個實(shí)施例中適配器部分的立體結(jié)構(gòu)圖。
圖4為本發(fā)明另一個實(shí)施例中適配器部分的立體結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明的實(shí)施例，第一個實(shí)施例如圖1、2、4所示，包括有水平設(shè)置的矩形波導(dǎo)4和垂直設(shè)置的同軸波導(dǎo)2，矩形波導(dǎo)的截面為長方形，上下邊大于側(cè)邊高度，矩形波導(dǎo)一端通過適配器3與同軸波導(dǎo)相連接，所述的同軸波導(dǎo)包括有同軸外導(dǎo)體和同軸內(nèi)導(dǎo)體11構(gòu)成，所述的適配器包括有與矩形波導(dǎo)相配置的矩形導(dǎo)管9，矩形導(dǎo)管的頂端封蓋，矩形導(dǎo)管的上面與一圓管10垂直相交，圓管的另一端與同軸波導(dǎo)相配置，其中同軸波導(dǎo)中的同軸內(nèi)導(dǎo)體向下延伸至適配器的矩形導(dǎo)管中；在矩形波導(dǎo)4上面筒壁上開設(shè)銷孔，銷孔中安設(shè)調(diào)諧銷5，調(diào)諧銷的外端與一齒條伸縮驅(qū)動裝置14相連，齒條伸縮驅(qū)動裝置包括在調(diào)諧銷后段設(shè)置的齒條，齒條與一齒輪嚙合，齒輪與步進(jìn)電機(jī)相聯(lián)，由此構(gòu)成伸縮銷自動調(diào)諧器；調(diào)諧銷可設(shè)置1～3個，沿矩形波導(dǎo)上面中心的縱向并列間隔設(shè)置，調(diào)諧銷的直徑可為6～16mm，伸入矩形波導(dǎo)內(nèi)腔的深度為0～14mm；矩形波導(dǎo)的另一端與雙向定向耦合器6相連，雙向定向耦合器中設(shè)置有入射能量傳感器7和反射能量傳感器8，入射能量傳感器和反射能量傳感器的信號端均與微處理機(jī)連接，步進(jìn)電機(jī)的控制端也與微處理機(jī)相聯(lián)。此外，同軸波導(dǎo)作為波導(dǎo)裝置的輸出端其一端與等離子體諧振腔1直接連通，而雙向定向耦合器作為波導(dǎo)系統(tǒng)的輸入端與微波發(fā)生器相接。本實(shí)施例中等離子體諧振腔的耦合輸出功率最大可為10kw，在0～10kw范圍內(nèi)均可用自動調(diào)諧器進(jìn)行自動調(diào)諧。
本發(fā)明第二個實(shí)施例如圖1、2、3所示，它與上一個實(shí)施例的主要不同之處在于垂直設(shè)置的波導(dǎo)為圓柱波導(dǎo)，圓柱波導(dǎo)由一圓管構(gòu)成，圓管直徑與矩形波導(dǎo)的上下邊長度相同，圓柱波導(dǎo)的下端與適配器3相連，所述的適配器包括有與矩形波導(dǎo)相配置的矩形導(dǎo)管9，矩形導(dǎo)管的頂端與一圓管12垂直相交，在它們的相交處設(shè)置有一反射板13，反射板斜置于相交處，與適配器底面的夾角為10～50°，適配器圓管的上端與圓柱波導(dǎo)聯(lián)接。本實(shí)施例的其它部分與上一個實(shí)施例相同。
權(quán)利要求
1.一種等離子體諧振腔可調(diào)諧波導(dǎo)裝置，包括有垂直相交的兩段波導(dǎo)，水平設(shè)置的矩形波導(dǎo)(4)通過適配器(3)與垂直設(shè)置的圓柱波導(dǎo)(2)或同軸波導(dǎo)相連接，矩形波導(dǎo)的另一端與雙向定向耦合器(6)相連，雙向定向耦合器中設(shè)置有入射能量傳感器(7)和反射能量傳感器(8)，其特征在于在矩形波導(dǎo)中設(shè)置自動調(diào)諧器。
2.按權(quán)利要求1所述的等離子體諧振腔可調(diào)諧波導(dǎo)裝置，其特征在于所述的自動調(diào)諧器包括在矩形波導(dǎo)(4)筒壁開設(shè)銷孔，銷孔中安設(shè)調(diào)諧銷(5)，調(diào)諧銷的外端與一伸縮驅(qū)動裝置相連，構(gòu)成伸縮銷自動調(diào)諧器。
3.按權(quán)利要求2所述的等離子體諧振腔可調(diào)諧波導(dǎo)裝置，其特征在于所述的調(diào)諧銷(5)設(shè)置1～3個，沿矩形波導(dǎo)的縱向并列間隔設(shè)置。
4.按權(quán)利要求2或3所述的等離子體諧振腔可調(diào)諧波導(dǎo)裝置，其特征在于調(diào)諧銷的直徑可為6～16mm，伸入矩形波導(dǎo)內(nèi)腔的深度為0～14mm。
5.按權(quán)利要求2或3所述的等離子體諧振腔可調(diào)諧波導(dǎo)裝置，其特征在于所述的伸縮驅(qū)動裝置可為螺桿伸縮驅(qū)動裝置或齒條伸縮驅(qū)動裝置。
6.按權(quán)利要求5所述的等離子體諧振腔可調(diào)諧波導(dǎo)裝置，其特征在于所述的齒條伸縮驅(qū)動裝置(14)包括在調(diào)諧銷后段設(shè)置的齒條，齒條與一齒輪嚙合，齒輪與步進(jìn)電機(jī)相聯(lián)。
7.按權(quán)利要求1或2所述的等離子體諧振腔可調(diào)諧波導(dǎo)裝置，其特征在于圓柱波導(dǎo)由一圓管構(gòu)成，圓柱波導(dǎo)的下端與適配器相連，所述的適配器包括有與矩形波導(dǎo)相配置的矩形導(dǎo)管(9)，矩形導(dǎo)管的頂端與一圓管(12)垂直相交，在它們的相交處設(shè)置有一反射板(13)，反射板斜置于相交處。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于PCVD光纖預(yù)制棒加工機(jī)床的等離子體諧振腔可調(diào)諧波導(dǎo)裝置，包括有垂直相交的兩段波導(dǎo)，水平設(shè)置的矩形波導(dǎo)通過適配器與垂直設(shè)置的圓柱波導(dǎo)或同軸波導(dǎo)相連接，矩形波導(dǎo)的另一端與雙向定向耦合器相連，雙向定向耦合器中設(shè)置有入射能量傳感器和反射能量傳感器，其特征在于在矩形波導(dǎo)中設(shè)置自動調(diào)諧器。本發(fā)明的有益效果在于1.通過在波導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)置自動調(diào)諧器，能使波導(dǎo)系統(tǒng)很好地與諧振腔負(fù)載匹配，從而實(shí)現(xiàn)能量耦合的實(shí)時控制；2.有助于提高PCVD工藝的加工精度和效率，同時避免微波對系統(tǒng)器件的損壞，提高等離子體諧振腔微波系統(tǒng)的有效使用壽命；3.結(jié)構(gòu)簡單，使用調(diào)節(jié)性能可靠，自動化程度高。
文檔編號C23C16/511GK1670997SQ200510018418
公開日2005年9月21日 申請日期2005年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月23日
發(fā)明者李震宇, 張昭建, 顧立新 申請人:長飛光纖光纜有限公司