01 說明

此案例首先示范使用Lumerical 中STACK求解器的相關函數指令，優化偶極子在疊層中的位置，接著計算單位立體角的功率，把仿真結果轉換成紅綠藍三色光源的能量角度分布。最后把結果轉成Zemax OpticStudio 光源格式，在Zemax OpticStudio 中視覺化任意OLED源陣列的遠場結果。

02 綜述

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

有些OLED結構會使用散射結構來增加提取效率，但由于散射結構仿真比較耗費仿真資源，因此建議先優化疊層結構之后再進行散射相關優化。

步驟1：確定發光層中的偶極子位置

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

參考文獻[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函數都可用于計算此幾何體內的電場分布，但stackfield函數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函數的輸入包含層的折射率、厚度，以及源波長和入射角。這相當于執行一維模擬（一個網格單元沿著x軸和y軸），平面波源沿著z軸移動。相應完整腳本請查看官網案例

步驟2：計算單位立體角的功率

官網案例的腳本文件將使用 stackdipole 函數計算 OLED 堆棧的紅、綠和藍色發射光譜遠場功率密度（見下圖）。我們使用位于有源區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。

此結果用于生成 3 個射線集并保存為可導入 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象。

步驟3：在OpticStudio中進行光線追跡

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立Source File物件并代入.dat檔案。步驟2中有紅、綠、藍色三個像素的射線集，因此在此需要創建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，導航到源選項卡并選擇矩形陣列類型，此案例中設定了 30 x 1 的陣列。每個光源Source File物件必須單獨完成陣列化設定。

在非序列元件編輯器中，將每個光源的隨機化參數設置為 1，并將每個源的分析光線數設置為 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量的光線。

審核編輯：劉清