Lumerical和Zemax針對OLED的聯(lián)合仿真步驟說明

01 說明

此案例首先示范使用Lumerical 中STACK求解器的相關(guān)函數(shù)指令，優(yōu)化偶極子在疊層中的位置，接著計算單位立體角的功率，把仿真結(jié)果轉(zhuǎn)換成紅綠藍(lán)三色光源的能量角度分布。最后把結(jié)果轉(zhuǎn)成Zemax OpticStudio 光源格式，在Zemax OpticStudio 中視覺化任意OLED源陣列的遠(yuǎn)場結(jié)果。

02 綜述

在Lumerical 中我們會使用stackfield 函數(shù)來找偶極子最佳的位置，用stackdipole函數(shù)換算出遠(yuǎn)場光場。最后把遠(yuǎn)場光場帶入Zemax OpticStudio，可以觀察多個光源非相干的宏觀光場分布。

有些OLED結(jié)構(gòu)會使用散射結(jié)構(gòu)來增加提取效率，但由于散射結(jié)構(gòu)仿真比較耗費仿真資源，因此建議先優(yōu)化疊層結(jié)構(gòu)之后再進(jìn)行散射相關(guān)優(yōu)化。

步驟1：確定發(fā)光層中的偶極子位置

使用stackfield函數(shù)可以獲得由平面波注入的多層堆棧內(nèi)的電場配置檔案。最佳偶極子位置是發(fā)光層區(qū)域的最大電場處，以提高自發(fā)輻射速率。

參考文獻(xiàn)[1] 中的介電堆棧幾何形狀由六層組成，折射率分別為1.5 ：2.13 ：1.87 ：1.94 ：1.75 ：0.644+5.28i，如下所示。雖然FDTD仿真和stackfield函數(shù)都可用于計算此幾何體內(nèi)的電場分布，但stackfield函數(shù)對于多層幾何形狀的效率要高得多，尤其是在需要大量仿真時。

stackfield函數(shù)的輸入包含層的折射率、厚度，以及源波長和入射角。這相當(dāng)于執(zhí)行一維模擬（一個網(wǎng)格單元沿著x軸和y軸），平面波源沿著z軸移動。相應(yīng)完整腳本請查看官網(wǎng)案例

步驟2：計算單位立體角的功率

官網(wǎng)案例的腳本文件將使用 stackdipole 函數(shù)計算 OLED 堆棧的紅、綠和藍(lán)色發(fā)射光譜遠(yuǎn)場功率密度（見下圖）。我們使用位于有源區(qū)中心的單個非極化偶極子來提取所有三種光頻率的功率密度。

此結(jié)果用于生成 3 個射線集并保存為可導(dǎo)入 OpticStudio 的.dat格式。如下圖所示，紅色像素顯示大視角處每單位立體角的功率較大，即常見的大視角偏紅現(xiàn)象。

步驟3：在OpticStudio中進(jìn)行光線追跡

在此步驟中,會將步驟2完成的.dat檔案匯入OpticStudio，在整體模型中作為光源來傳播光線。

導(dǎo)入流程包含將光源信息的 .dat 文件放在 OpticStudio光源指定文件夾中，以及在非序列元件編輯器中創(chuàng)立Source File物件并代入.dat檔案。步驟2中有紅、綠、藍(lán)色三個像素的射線集，因此在此需要創(chuàng)建3個Source File物件作為三種光源。

OpticStudio可以快速完成OLED陣列化。方法為在Source File物件的屬性中，導(dǎo)航到源選項卡并選擇矩形陣列類型，此案例中設(shè)定了 30 x 1 的陣列。每個光源Source File物件必須單獨完成陣列化設(shè)定。

在非序列元件編輯器中，將每個光源的隨機化參數(shù)設(shè)置為 1，并將每個源的分析光線數(shù)設(shè)置為 50,000，使用光線分裂運行光線追跡。

運行光線追跡后，查看檢測器會顯示人眼看到的照度。在這種情況下，三種不同的光源混合在一起形成白光。此外，在整個設(shè)備的著色模型中，可以添加布局光線以從源文件中查看較少數(shù)量的光線。

審核編輯：劉清