微波等离子化学气相沉积法(MPCVD)具有明显的优点,例如产生的等离子体密度比较高,对金刚石沉积过程的控制性较好,无放电电极污染,能够在一定范围内维持等离子体的稳定等等。这种方法目前在国际上被广泛的应用于高品质金刚石膜制备,但是这种方法所涉及的技术相对比较复杂,初期投资较大,为了保证金刚石膜的沉积过程中有着较大的沉积面积,较高的沉积速度,所以对MPCVD金刚石膜沉积系统所需的输入功率要求比较高。但是我国的高功率MPCVD金刚石膜沉积技术一直较为落后,完全不能满足国内对于高品质金刚石膜沉积的迫切要求。基于这一状况,本文内容为根据简化气体放电模型,使用时域有限差分法(FDTD)对MPCVD圆柱式谐振腔金刚石膜沉积系统以及椭圆式谐振腔金刚石膜沉积系统进行数值模拟;根据MPCVD系统的特点,选择复合形法优化算法,并应用于MPCVD谐振腔系统设计,更加方便并富有效率的对其尺寸参数进行优化,得到最优值;利用HFSS仿真软件,验证FDTD程序和优化程序的有效性以及计算的尺寸最优值的正确性;对圆柱式谐振腔系统和椭圆式谐振腔系统进行对比。本文设计了频率为2.45GHz,输入功率为2500W时的MPCVD圆柱式谐振腔金刚石膜沉积系统,以及设计了输入频率为2.45GHz,输入功率为800W时的MPCVD椭圆式谐振腔。通过比较发现,在椭圆式谐振腔中,输入功率为800W时与圆柱谐振腔中输入功率为2500W时各种性能参量所达到的效果是相同的。最终得出以下结论,椭圆式谐振腔系统要优于圆柱式系统主要体现在两个方面:其一为椭圆式谐振腔可以得到更高的质量因子,对输入功率有着更好的利用率。其二为椭圆式谐振腔系统更适合在高功率下进行金刚石膜的沉积。并与相关文献相比较,两种系统中各类性能参数均优于文献中同类指标。