仿真结果

完成仿真配置后，点击功能栏中的 Run 按钮。仿真完成后在侧边栏的 Results 中查看仿真结果。

Spectrum

点击侧边栏的 Spectrum，显示如下。

• 数据查看：鼠标接触到数据点将弹出该点的具体数据。
• 范围缩放：在图表内滚动鼠标滚轮能缩放范围；跟精确的缩放操作可以通过下方范围缩放条实现。
• 数据选择：希望只显示图例中的某几条数据，在图例中点击该数据取消选择，再点击 ⦾ 进行反选。
• 图表类型切换：点击 Chart Type 下的 Line 和 Heatmap 可切换线图/热力图。
• 偏振切换：点击 Polarization 下的选项可切换偏振。
• 数据导出：点击 Export Data 可以将数据保存到本地；或点击右边的 ❐ 将数据拷贝至剪贴板，然后在 Excel 或 Origin 等作图软件中粘贴数据，即可快速出图。
• 图片导出：点击 Save Image 保存当前图片；或点击右边的 ❐ 将图片拷贝至剪贴板，可在文档、邮箱、IM 软件中粘贴。
• 截图：右下角 Screenshot 截图具有标注等功能，可用于快速分享交流。

如何仅展示 0、30、60 度下的光谱

1. 在图例中关闭 0、30、60

   

2. 点击反选，即可仅展示 0、30、60 度下的光谱

   

3. 点击全选，可恢复到初始状态。

Angular Distribution

在 Spectrum 探测器的 Angle Type 选择 Sweep 时，仿真会输出 Angular Distribution 结果。 点击侧边栏的 Angular Distribution，图例中波长选择仅显示 500、520、540、560、580、600。

Power Dissipation

点击侧边栏的 Power Dissipation。当前 Legend 为 Direction，Polarization 为 Total，即显示

1. 在完整平面波矢范围的 TE + TM 波之和的 Dissipated power
2. 进入最上层的 TE + TM 波之和的 Dissipated power
3. 进入最下层的 TE + TM 波之和的 Dissipated power

右侧设置项：

• Legend
  • Direction 方向作为图例（默认）
  • Polarization 偏振作为图例
• Polarization（当 Legend 为 Direction 时可选）
  • Total 显示 TE + TM 波之和的 Dissipated power（默认）
  • TE 仅显示 TE 波 Dissipated power
  • TM 仅显示 TM 波的 Dissipated power
• Direction（当 Legend 为 Polarization 时可选）
  • Total 显示完整平面波矢范围的 Dissipated power（默认）
  • Top 仅显示进入最上层（一般为 Air）的 Dissipated power
  • Bottom 仅显示进入最下层（一般为 Air）的 Dissipated power

将 Legend 切换为 Polarization，当前 Direction 为 Total，如下显示了完整平面波矢范围的 Dissipated power。

由于当前 EML 折射率为 2，Power Dissipation 探测器的波长设置为 520 nm，可知 Waveguide mode 和 Evanescent mode 的分界线为 。可以发现 TE 波在 Waveguide mode 的 产生了强相长干涉，TM 波主要损耗 Waveguide mode，并在 Evanescent mode 产生少量损耗。

在 Power Dissipation 探测器的 Wavelength Type 设置为 Sweep，波长范围（nm）从 480 到 640，步长（Step）为 20，如下

仿真输出不同波长下的 Power Dissipation 结果，如下

减小 Power Dissipation 探测器的波长的步长到 2，可以提高波长扫描的精度。仿真结果中 Chart Type 切换为 Heatmap，更直观地 Power Dissipation 随波长的变化。

Mode

点击侧边栏的 Mode，Mode distribution 以圆环图（Doughnut Chart）显示各 Mode 的百分比。

由于 Emitter 配置中 Conversion Efficiency 和 Quantum Efficiency 都为 1，TOC 对应 EQE 及 LEE，为 24.49%。主要损耗出现在 WVG（Waveguide mode），这与 Power Dissipation 中观察到的一致。

图表中各个 Mode 的定义请参考：光学模（Optical Mode）

为了探究 不同波长下的 Mode 分布，将 Mode 探测器的 Wavelength Type 设置为 Sweep。

运行后出现以下 Mode 结果。

仿真结果中发现 TOC 最高值出现在波长 495 nm 处，而非我们的目标波长 520 nm 处。说明尽管该结构已经达到了较高的 LEE，但仍然有优化空间。

Mode 与光谱是否有关

• 当 Mode 探测器的 Wavelength Type 设置为 Sweep 时，Mode 仿真结果与 Emitter 的光谱 无关。 因为此时分别计算不同波长下的 Mode，即某一波长下各个模的百分比，百分比并不会随着光谱强度的变化而变化。

• 当 Mode 探测器的 Wavelength Type 设置为 Integration 时，Mode 仿真结果与 Emitter 的光谱 有关。 此时分别计算不同波长下的 Mode，根据光谱在不同波长上的强度权重进行求和，因此与光谱有关。

Emitter 配置中 Conversion Efficiency 和 Quantum Efficiency 非 1 时，会出现 NRA（Nonradiative mode）。

我们将 Emitter 的 Quantum Efficiency 设置为 0.5，Mode 探测器的 Wavelength Type 设置为 Integration，重新运行仿真，Mode 结果如下。

尽管本征量子效率（Intrinsic quantum efficiency） 设置为 0.5，但是 NRA 的百分比为 47.48% 而不是 50%；TOC 的百分比为 12.89% 而不是减半为 12.25%。这是因为 Purcell Effect 提高了有效量子效率（Effective quantum efficiency）。参考：珀塞尔效应（Purcell Effect）。

器件结构调控 IQE

以上案例说明：除了优化发光材料来提升内量子效率（IQE）外，我们也可以通过器件结构调控 Purcell factor 来实现 IQE 的提升。

Emission

点击侧边栏的 Emission，可以查看 Emitter 的发光属性。如有多个 Emitter，可以分别查看。

Emitter 的Quantum Efficiency 设置为 0.5 时，Emission 仿真结果如下。

Purcell Factor 大于 1，意味着自发辐射得到了增强，有效量子效率 Quantum Eff. 为 52.5%，高于本征量子效率 Quantum Eff. (Intrinsic) 的 50%。未来我们可以通过微腔设计显著增加 Purcell Factor，来实现有效量子效率进一步的提升。

Purcell factor 与波长有关，将 Mode 探测器的 Wavelength Type 设置为 Sweep，出现以下结果。

Purcell factor 最大值 1.277 出现在 450 nm，随后持续降低，当波长大于 630 nm 时，Purcell factor 小于 1，意味着自发辐射受到了抑制。