大面积光源的设置,以及远场分布


#1

Continuing the discussion from 如何正确计算场与远场:

我有一些问题:
1、我的器件是晶圆级LED(2 inchs 的晶圆上通过微纳工艺制造的LED单胞),一般的文献中在设置光源时都选用的是Dipole,我理解的偶极子光源是点光源,因为我的LED尺寸很大,仿真时选择点光源是不合理的,我考虑的是在器件不同的位置,每个位置设置沿三个方向偏振的Dipole,这样做会增加仿真时间,我不知道是否有更好的设置方法。

2、我的器件表面有一些周期性的金字塔状的纳米结构,我想研究这些纳米结构对光场分布的影响,我的做法是研究一个单胞,然后在X、Y方向上设置成周期性边界条件,然后通过Farfield函数得到远场分布图,但是我看了官网上的资料https://kb.lumerical.com/en/index.html?oleds.html,对于介绍的
Top hat illumination 情形有点迷惑,不知道自己的做法是否正确?


#2

第一个问题:我们主要仿真的是单个LED,不是阵列。如果是单个LED,其面积越大,用我们的方法越正确。参见


由于LED发光时非相关的,我们使用3个不同方向的偶极子光源然后强度叠加来仿真非相干。增加仿真时间是必须的。
第二个问题:我们的确采用你说的方法。 但是,Top hat illumination 应该是周期结构远场计算时的近似分析方法,在LED仿真中,尽管结构是周期性的,然而光源却没有周期性,因此不适用“周期结构”的分析。

如果你看到上述回复后还有问题,请修改原帖子,我修改答复以免帖子太长。


#3

您好,多谢您的指导,对于第二个问题,我的LED是阵列结构(单胞与单胞之间的gap为30um)的面光源,表面微结构是六角形周期排列的,我使用晶格对称性来减少运算,这样通过farfield以及相关脚本计算得到的远场分布是否正确?


#4

前面已经说过,我们目前的方法是使用一个点光源,按一定原则改变其位置和偏振获得LED或者OLED。这样能保证结果是非相干的,参见这个帖子 关于OLED 仿真时光源的设置问题
如果是阵列结构,可能需要所谓的面光源,也就是要仿真很多点光源,对此我们没有例子。
能不能用对称性边界?原则上讲不能,因为使用对称性边界后,光源是按照这种对称性分布的,例如,对称边界,说明此边界两边的光源完全一样,那么可能会产生空间相干效应(实际上也有时间相干效应)。如果你们对非相干性没有严格要求,可以一试。

OLED仿真的视频参见这个优酷连接

如果你的OLED尺寸非常小,例如3*3微米,可以用一种特殊的方法开发新的面光源,有需要者请留言。


#6

我不太明白你说的多个周期的LED阵列具体是什么样?一个周期的发光会串到相邻周期吗?如果不能,可能不能使用周期结构。最好给出示意图。
一个周期大概有几百个纳米?确定是纳米?如果是的话相当于添加了光子晶体结构,那也不能用周期边界,因为光的确会串,参见这个视频:
OLED仿真技术中文版

里面有一个二维OLED的小电影。

我看了一下新光源的算法,实际上也不是真正的面光源,是根据一定的原理放置不同的偶极子,统计平均结果,也需要仿真很多次,一般情况下似乎并不占绝对优势。而且它也不能使用周期边界。

如果真是只有几百纳米的周期,我等建议是你添加数百个随机(位置,偏振,振幅,位相,脉冲长度)的偶极子,做一些列仿真,然后对这个随机过程取统计平均,可能更符合实际。

因此,要合理仿真,还需要你自己对此LED的光学原理和发光机理作进一步了解,然后才能实施仿真。

如果LED只是层次结构也就是薄膜系统,没有微结构,可以考虑用解析方法分析,视频很快上网。