结果判读

强度

角向与光谱发光强度、全局峰值、包络半高全宽及归一化视图

本篇介绍 Intensity 结果中的光谱、角度分布、全局峰值、包络半高全宽和归一化视图,用于查看发光器件的远场强度,并把每条完整光谱压缩为便于扫描比较的标量结果。

光谱权重与源强

单个发光体的远场强度可概括为

Ii(θ,λ)MiCiΛP,i(λ)Ri(θ,λ)I_i(\theta,\lambda)\propto M_iC_i\Lambda_{P,i}(\lambda)R_i(\theta,\lambda)

其中,Ii(θ,λ)I_i(\theta,\lambda) 是第 ii 个发光体在出射角 θ\theta、波长 λ\lambda 处的强度贡献,MiM_i 是倍增因子,CiC_i 是转换效率,ΛP,i(λ)\Lambda_{P,i}(\lambda) 是辐射功率谱权重,Ri(θ,λ)R_i(\theta,\lambda) 是结构、偶极位置和取向共同决定的远场响应。

Spectrum Unit 为 Probability 时,输入光子数谱会按单光子能量 hc/λhc/\lambda 转换成功率谱;Spectrum Unit 为 Power 时,输入值直接作为 ΛP\Lambda_P。式中,hh 是普朗克常数,cc 是真空光速。对单个发光体,MiM_iCiC_i 线性缩放原始强度,但不改变归一化光谱形状或归一化角分布;多个发光体同时存在时,不同权重会改变合成光谱、角分布和颜色。

示例配置

下面使用一个顶发射绿光 OLED:Air / Ag / BPhen / Alq₃ EML / NPB / Al / BK7。Ag 与 Al 使用折射率数据库中的实测色散;BPhen 与 NPB 使用 Aulika OLED 材料库的石英基底测量变体。Alq₃ 没有匹配的库条目,因此保留常数折射率,并使用覆盖整个计算波段的合成发射谱。

顶发射 OLED 结构,Ag、BPhen、NPB 与 Al 层显示为文件型折射率材料,Alq3 为发光层
图 1|用于光谱峰值与包络 FWHM 的顶发射 OLED 结构
Intensity 探测器设置为 400 至 700 nm 波长扫描和 0 至 60 度角度扫描
图 2|Intensity 波长与角度采样设置
项目示例值
顶部 / 底部介质Air / BK7 Glass
层系Ag 15 nm / BPhen 30 nm / Alq₃ 40 nm / NPB 40 nm / Al 100 nm
数据库材料Ag(Johnson and Christy 1972)、BPhen(Qz,82 nm)、NPB(Qz,287 nm)、Al(McPeak et al. 2015)
发光体Alq₃,峰值约 530 nm 的合成宽带光谱
Intensity 波长400–700 nm,步长 10 nm
出射角0–60°,步长 20°
BPhen 与 NPB 条目和器件层的材料化学名称匹配,且波长覆盖充足,但数据库中的测量基底与膜厚并不等于本器件的相邻层和实际膜厚。本例用于演示结果读取;定量设计应选择与制程一致的数据,或上传自己的实测 n,kn,k

光谱

当 Wavelength Mode 设为 Sweep 时,Intensity 页面以波长为横轴、强度(a.u.)为纵轴,显示各偏振的远场发光强度随波长的变化曲线。

偏振通道:可通过偏振 SelectButton 在 TE / TM / Total 之间切换。三条曲线可同时显示,也可通过图例选中单条。

图表类型:当仅有波长维度(Angle Mode = Single 或 Weighted Average)时,默认为折线图;同时存在角度扫描时(Angle Mode = Sweep),可在折线图与热力图之间切换,横轴也可在“波长”与“角度”之间选择。

单值模式(angle = Single 且 wavelength = Single 或 Weighted Average):图表区域隐藏,仅显示数值表格。

按波长显示的发光强度光谱结果
图 3|原始 Intensity 光谱保留每个波长采样点

光谱峰值与包络半高全宽

当 Intensity 使用至少两个波长点的 Sweep 时,结果区会提供三个派生视图。它们只读取原始 Intensity 光谱,不读取归一化光谱,也不从固定波长或 Weighted Average 结果推导。

对每个“扫描组合 × 出射角 × 偏振”光谱,定义

Ipeak=maxλI(λ)I_\text{peak}=\max_{\lambda} I(\lambda)I1/2=0.5IpeakI_{1/2}=0.5I_\text{peak}Δλenv=λRλL\Delta\lambda_\text{env}=\lambda_R-\lambda_L

其中,IpeakI_\text{peak} 是全局峰值强度,Peak Wavelength 是唯一最高原始采样点所在的波长,I1/2I_{1/2} 是半高,λL\lambda_LλR\lambda_R 是最外侧半高交点,Δλenv\Delta\lambda_\text{env} 是 Envelope FWHM,单位为 nm。

指标定义
Global Peak Intensity整条原始光谱的最大采样值
Global Peak Wavelength唯一全局最大采样点的波长;不拟合峰顶,也不追踪局部峰
Envelope FWHM所有高于或等于半高的区域所占据的最外侧波长跨度

半高直接取当前纵坐标值的一半,不做功率 / 振幅换算、不扣除基线、也不平滑。半高交点由相邻采样点线性插值得到,因此支持非等间距波长。Total、TE、TM 三个通道分别计算。

数据状态解读

数据状态说明某个指标能否由当前采样范围内的光谱唯一、完整地求出。它不是 Run 成功或失败的标志:计算可以正常完成,但峰位仍可能不唯一,FWHM 也可能因波长边界截断而没有数值。

数据状态有两个查看位置:图表右侧的 状态统计 显示各状态的数量,DataTable 的状态列显示每条光谱的判定。图 4 右侧绿色的 Resolved 12 表示 4 个角度 × 3 个偏振的 12 条光谱都得到完整 FWHM。

包络半高全宽随角度变化的折线图,右侧状态统计显示十二个结果均已解析
图 4|图表右侧的状态统计汇总所有角度和偏振;本例的 12 条光谱均可解析

在 DataTable 中,先看指标列是否有值,再看同一行的状态。空白表示当前光谱不能完整给出该指标,不代表 0;“多个半高区域”会保留 FWHM 数值,但这个数值是整个多峰包络的最外跨度。

图 5 从左到右、从上到下与下表六行一一对应。

  • 蓝色曲线:原始强度光谱。
  • 蓝色点:全局最高采样点;出现多个蓝色点时,Peak Wavelength 留空。
  • 橙色虚线:全局峰值的一半。
  • 亮绿色点:光谱与半高线的有效交点;最外侧的两个交点决定 Envelope FWHM。
  • 红色标记:采样边界或数据缺口使交点不完整;FWHM 留空。
六个光谱小图依次说明已解析、峰位歧义、多个半高区域、边界截断、无信号和数据缺口
图 5|六种数据状态的典型谱形;橙色虚线是半高,绿色点是半高交点
界面状态数值结果对应谱形与操作
已解析相应指标可用单一最高点,且半高区域在波长范围内闭合;可直接比较
峰位歧义Peak Intensity 保留;Peak Wavelength 留空;FWHM 独立判定两个或更多采样点等于全局最大值;检查平顶或等高峰
多个半高区域Envelope FWHM 和区域数保留峰间谷值低于半高;把数值理解为整个多峰包络的最外跨度
边界截断FWHM 留空;Peak 独立判定波长边界仍高于半高;扩大波长范围
无信号三个指标留空光谱为空或最大值不大于 0;检查源强、Intensity 探测器和结构
数据缺口三个指标留空任一波长采样值缺失;修复数据后重新运行

图 6 对应图 5 左下角的“边界截断”。示例把波长范围收窄到 520–540 nm,曲线在边界仍高于半高;因此 FWHM 列为空、状态为 edgeClipped,半高区域数仍保留为 1。

包络半高全宽数据表,Total、TE 和 TM 的 FWHM 为空,状态均为 edgeClipped,半高区域数为一
图 6|真实 DataTable 中的边界截断;FWHM 留空,但半高区域数仍保留
特殊状态的结果与处理
  • 边界采样值恰好等于半高:该点作为有效交点,FWHM 正常返回。
  • 多个半高区域与边界截断同时出现:FWHM 留空并显示“边界截断”,半高区域数仍保留;扩大波长范围后重新运行。
  • Peak Wavelength 显示“峰位歧义”:仅峰位留空;Peak Intensity 保留,FWHM 继续计算。
多峰光谱情况下的处理规则
多峰仍只产生一组全局指标:每条光谱、每个偏振最多有一个 Global Peak Intensity、一个 Global Peak Wavelength 和一个 Envelope FWHM。
  • 多个峰在半高以上连成一个区域时,Envelope FWHM 是该区域的左右交点之差。
  • 峰间谷值低于半高、形成多个区域时,Envelope FWHM 是最左与最右交点之差,并标记“多个半高区域”。
  • 多个采样点等于全局最大值时,Peak Intensity 保留,Peak Wavelength 留空,FWHM 继续独立计算。
  • 唯一最高点位于波长边界时,Peak Wavelength 仍是有效的采样域峰位。
白光或多发光体光谱中的 Envelope FWHM 表示整个发射包络的跨度,不表示每个 R / G / B 分量的局部线宽。局部峰、逐峰宽度、峰跟踪和多峰拟合需要结合原始光谱分析。

扫描图表

下面的真实结果使用 Angle Sweep,因此角度是唯一变化轴。三个偏振直接显示为三条折线和图例;右侧不再重复提供偏振切换。

Total、TE 和 TM 的全局峰值强度随出射角变化的折线图
图 7|每个角度、每个偏振都由一条完整光谱派生一个 Global Peak Intensity
Total、TE 和 TM 的全局峰值波长随出射角变化的折线图
图 8|Global Peak Wavelength 可能随主导谱峰切换而跳变;折线只连接各扫描状态的全局结果

角度分布

当 Angle Mode 设为 Sweep 时,以角度(deg)为横轴、强度(a.u.)为纵轴,显示各偏振的发光强度随出射角的分布曲线。该视图等同于 Angular Spectrum 子视图(侧边栏 Angular Spectrum 条目为 Intensity 内的子视图,非独立页面)。

极坐标视图:在折线图模式下,可通过 Polar Toggle 开关切换到极坐标图。极坐标图以 360° 镜像对称展示,startAngle = 90,纵轴归一化到最大值。

数值:均为原始远场强度,不做归一化处理。如需跨角度比较归一化曲线,请使用 Normalized Angular Distribution 视图。

归一化角度分布结果
图 9|归一化角度分布适合比较发射锥形状

归一化视图

归一化光谱

归一化定义:每条(角度,偏振)序列在其波长范围内独立缩放,使峰值等于 1。TE / TM / Total 各自独立归一化。

横轴固定为波长(nm),纵轴为归一化强度(Normalized Intensity),无横轴选择器。仅支持折线图,无图表类型切换。

该视图与 Angular Spectrum 使用相同的底层数据,但通过归一化消除了各角度之间绝对强度的差异,适合直接比较不同出射角下的发射光谱形状。

归一化角度分布

归一化定义:每条(波长,偏振)序列在其角度范围内独立缩放,使峰值等于 1。TE / TM / Total 各自独立归一化。

横轴固定为角度(deg),纵轴为归一化强度(Normalized Intensity)。支持折线图,且在折线图模式下可切换到极坐标视图。

该视图与 Angular Spectrum 使用相同的底层数据,通过归一化消除了不同波长之间绝对强度的差异,适合比较不同波长下的发射锥形状。

归一化视图仅保留形状信息,不反映绝对强度大小,也不是三个全局指标的数据源。如需查看各通道之间的强度量级关系,请在 Intensity 或 Angular Spectrum 视图中查看原始曲线。

控件

通用的导出与复制操作(Export CSVExport ImageCopy Image)见 基本光学结果。本页及派生视图的特有控件:

控件功能
偏振 SelectButton在二维或三维派生图中切换 TE / TM / Total;一维派生图改由图例同时显示三种偏振
横轴选择(Intensity 2D 模式)在“角度”与“波长”之间切换横轴
图表类型二维结果在折线图 / Heatmap 之间切换
Polar Toggle切换角度分布的极坐标视图
状态统计汇总当前派生指标的有效、警告与缺失点数量
图例选择 / 反选点击图例项选中单条曲线;再次点击恢复全部显示

下一步

完成强度和光谱宽度分析后,可前往 强度颜色(Intensity Color) 查看 CIE 色度与可见色输出;若峰位跳变或 FWHM 状态异常,先返回本页原始光谱确认完整谱形。

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