结果

模式与发光

模式占比(损耗通道)与发光体 Purcell / 有效量子效率

Mode(模分布)页面显示发光体辐射功率在各损耗通道之间的分配比例。Emission(发光特性)页面在此基础上输出每个发光体的 Purcell 因子、有效量子效率及寿命;其数据来源为 Mode 探测器的计算结果,因此运行 Mode 探测器是 Emission 视图显示数据的前提条件。

模式占比

Mode 页面将发光体的总辐射功率分解为以下 7 个通道:

通道(UI 标签)缩写物理含义
上出光(Top Outcoupling)TOC从顶部出射到环境介质的光
下出光(Bottom Outcoupling)BOC从底部出射到环境介质的光
衬底波导(Substrate)SUB被衬底全内反射限制的光
器件波导(Waveguide)WVG被有机叠层全内反射限制的导模
倏逝场(Evanescent)EVA以倏逝波形式耗散的能量,通常为 SPP 损耗
吸收(Absorption)ABS出光路径(TOC / SUB)上被吸收的功率
非辐射(Non-radiative)NRA发光体本征非辐射衰减(量子效率 < 1 时出现)

各通道的 k_in 积分区间定义及物理推导见发光理论

当顶部介质为空气时,TOC 即为出光效率(LEE);当转换效率和量子效率均为 1(默认)时,TOC = LEE = EQE。

Mode 计算要求折射率满足 n_t 或 n_b < n_s < n_e。若结构不满足此条件,模式积分区间将失效,Mode 页面的占比结果将不准确。

单值 / 加权平均模式:甜甜圈图

当 Wavelength Mode 为 Single(单值)或 Weighted Average(加权平均)时,Mode 页面以甜甜圈图(Donut Chart)展示 7 个通道在一个波长处的功率占比。图例显示各通道名称及其百分比。

扫描模式:堆叠面积图 / 折线图

当 Wavelength Mode 为 Sweep(扫描)时,x 轴切换为波长(nm),y 轴为各通道占比(Fraction)。默认显示堆叠面积图(Stacked Area),7 个通道叠加后总和约等于 1,便于直观观察各通道随波长的变化趋势。通过图表类型选择器可切换为折线图(Line),以分通道查看细节。

未收敛标记(*)

当某个波长处存在未收敛的 mode 时,该波长的标签后会附加星号标记 *。图例下方显示提示语:* 表示该波长存在未收敛的 mode。

未收敛通常发生在数值积分容差设置过宽,或结构中存在极强 SPP 共振时。可在 Optics 页的 Mode 探测器配置中降低容差(Tolerance)后重新计算。

扫描与加权平均

在 Sweep 模式下,Mode 页面为每个波长点单独输出 7 个通道的占比,x 轴为波长,显示各通道占比随波长的演变。

在 Weighted Average 模式下,波长维度折叠为单一加权值,Mode 页面退回甜甜圈图显示,与 Single 模式行为一致。

非辐射通道(NRA):仅当发光体的量子效率(Quantum Efficiency)小于 1 时出现。NRA 占比不等于 1 − q₀,因为 Purcell 效应会改变辐射与非辐射衰减速率之间的相对比例。具体关系见发光理论

发光特性(Purcell / 有效量子效率)

Emission(发光特性)视图从 Mode 探测器结果中提取每个发光体的以下属性:

属性(UI 标签)物理含义
Purcell 因子(Purcell Factor)光学环境对自发辐射速率的增强因子 F
衰减速率增强(Decay Rate Enhancement)环境中总衰减速率与本征衰减速率之比 b/b₀
本征量子效率(Quantum Eff. (Intrinsic))输入的本征量子效率 q₀(不受 Purcell 影响)
量子效率(Quantum Eff.)Purcell 修正后的有效量子效率 q_eff
本征寿命(Lifetime (Intrinsic))输入的本征辐射寿命 τ₀
寿命(Lifetime)Purcell 修正后的有效寿命 τ

有效量子效率和寿命的计算公式见发光理论

Emission 视图的数据由 Mode 探测器计算结果派生。运行计算前必须在 Optics 页勾选 Mode 探测器,否则 Emission 页面将无数据显示。

Single / Weighted Average 模式

当 Wavelength Mode 为 SingleWeighted Average 时,每个发光体以描述卡片(Card)形式展示,同时显示所有属性(包括本征量与有效量),无图表、无视图切换。

Sweep 模式

当 Wavelength Mode 为 Sweep(≥ 2 个波长点)时,页面切换为图表 / 表格模式。右侧边栏出现:

  • 属性选择(Property):RadioButton,可选 Purcell Factor / Decay Rate Enhancement / Quantum Eff. / Lifetime
  • 发光体选择(Emitter):下拉菜单,显示所有发光体名称;选择 All emitters 时,每个发光体对应一条折线

x 轴为波长(nm),y 轴为所选属性值。Purcell 因子通常在特定波长处出现峰值,反映微腔共振的增强效应。

控件

通用的图表/表格切换与导出操作(Export CSVExport ImageCopy Image)见 基本光学结果。本页特有的控件:

控件功能
图表类型选择Stacked Area / Line(仅 Mode 扫描模式)
属性选择(Property)选择 Emission 视图中显示的物理量(仅 Sweep 模式)
发光体选择(Emitter)选择单个或全部发光体(仅 Sweep 模式)

若页面显示"No data",通常是以下原因之一:

  • 尚未执行计算
  • 结构中未标记 EML 层(请在 Structure 页将发光层的 Emis. 列切换为开启)
  • Optics 页的 Emission 探测器栏中未勾选 Mode 探测器(Emission 视图亦依赖此项)

下一步

  • 了解 7 个模式通道的 k_in 积分边界、Purcell 因子推导及有效量子效率公式:发光理论
  • 在参数扫描下观察模式占比与 Purcell 因子的变化规律:发光扫描
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