Ansys Lumerical STACK的案例
Ansys Lumerical | 使用 STACK 求解器優化 OLED
01 說明
此示例將使用 STACK 求解器來計算有機發光二極管(OLED)的提取效率和與角度相關的色偏。并在案例最后，將 Lumerical 優化后的結構光型輸出用于 Ansys SPEOS，讓設計人員可以在其中直接體驗納米級設計選擇如何影響人類感知。
02 綜述
首先在 STACK 求解器中搭建模型與參考文獻比較，對萃取效率與色偏討論。接著以一組優化的 RGB 像素發光特性為例，示范輸出給 SPEOS 的光源檔案。
步驟1：使用 STACK 重新創建測試微腔結果
在這一步中，我們模擬了來自文獻中結構: 器件1~3陽極使用 ITO,器件4~6則使用鋁，分別代表弱與強共振腔效應的器件，編號由小到大的器件分別對應電子傳輸層(ETL)厚度為[40,60,80]納米。
下圖為從 STACK 求解器與相關腳本 stackpurcell 函數得出的結果，是6個不同器件的輻射功率密度與波長、角度的關系。圖中可看出強微腔效應的器件, 峰值發射波長發生了顯著變化，且隨著角度的增加峰向更短的波長彎曲,即所謂的藍移，是強微腔中與角度相關的色偏主要原因。而弱微腔效應的器件峰值發射波長都為520納米,整個帶寬相對寬，如用于顯示器應用代表色彩純度差。而器件1~4,輻射功率密度在大角度下降很快，如在顯示器應用代表視角小。器件5與6雖然解決了視角問題，但波長明顯隨著角度變化，會引發明顯色偏。這些器件的差異證明了顏色純度和顏色失真之間的權衡。
下圖表示器件在極坐標下的歸一化場型，藍色曲線是 STACK 求解器的結果，與文獻的綠色曲線相當一致。也可從器件4-6中觀察到微腔效應如何影響視角范圍。
展開 Ansys Lumerical | 使用 STACK 仿真抗反射偏振器件
1、說明
在本示例中，我們將展示使用 Lumerical STACK 求解器來設計抗反射圓偏振器，以減少 OLED 顯示器的環境光反射。
2、綜述
OLED 顯示器的底部金屬電極可以用于增強光提取效率，然而它也會帶來環境光反射的不利影響，導致顯示器在室外使用時對比度降低。在本例中，演示了使用圓偏振器來最小化具有特定線偏振的光的反射[1]。圓偏振器的配置和工作原理如下所示：
圖 1
為了簡單起見，多層 OLED 結構由金屬反射器表示。入射到線性偏振器上的光在傳播通過半波片之后變成30°線偏振，然后在通過四分之一波片之后變成圓偏振。反射光最終將變得相對于線性偏振器的偏振正交偏振，因此被其阻擋。
反射光可以分解為兩部分，如圖1所示。R1表示空氣/偏振器界面處的反射，R2與圓偏振器相關。在本例中我們將關注如何最小化R2，關于R1的最小化，請參閱原文。
為了分解R1和R2，一種方法是添加折射率為1.5的人工層，如下圖所示。
圖 2
折射率1.5被選擇為接近線性偏振器的折射率，使得圓形偏振器在有或沒有人工層的情況下的總反射幾乎相同。然后，我們將通過腳本命令將反射率從 STACK Solver（棕色箭頭）轉換為R2（藍色箭頭）。
偏振器和波片由各向異性材料制成，這意味著它們的折射率在不同方向上可能不同。通過旋轉相應的介電常數張量，在 STACK Solver 中充分考慮了極化/慢軸的旋轉。
步驟1：初步測試
本步驟的主要目的是確保仿真被正確設置，并驗證圓偏振器在正入射時的抗反射性能。
展開 使用 Ansys Lumerical STACK 仿真抗反射偏振器件
Express 22, A1725-A1730 (2014)
翻譯：梅肯斯姆-李星
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近期熱門活動：5月9日 | Ansys Lumerical 2023 R1 新功能介紹
簡介：Ansys Lumerical 2023 R1 版本引入了一系列強大的新功能，以擴展其產品系列的可用性、準確性、性能和功能。Ansys Lumerical 再次提速，這一次是光子電路的電光協同仿真的 5 倍提速，并且由 AWS 提供支持的新 Ansys Gateway 全面提速。全新的 Ansys Optics Launcher 可讓您立即訪問我們的光學示例和產品，FDTD 擁有全新的現代化 CAD，而我們強大的 RCWA 擁有全新的 GUI，可進一步加速并改善您的設計體驗。會議還將展示新的自洽電荷和量子阱模擬功能，以及用于集成光子學組件設計的強大的新版圖驅動工作流，介紹 Zemax 和 Speos 集成流程的幾項改進，進一步簡化了用于增強現實、超透鏡設計和成像系統的納米級到宏觀級光學建模。
展開 Lumerical 表面浮雕光柵仿真設計
要查看如何在Speos中使用此JSON文件的范例，請參閱Zemax Lumerical Speos 聯合實現衍射光波導AR系統設計仿真。
參考文獻：
[1] Jonathan S. Maikisch and Thomas K. Gaylord, "Optimum parallel-face slanted surface-relief gratings," Appl. Opt. 46, 3674-3681 (2007)
翻譯：梅肯斯姆-李星
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展開 報名 | 聚焦行業：Ansys光學系統仿真在顯示器行業中的應用
Ansys光學系統仿真軟件可以輕松解決復雜的光學問題，并細化視覺外觀以獲得可感知的質量，通過真實的視覺體驗大大提升最終產品的質量，并將設計和工程過程融合到一個統一且連接的工作流程中。
OLED 和 LED 顯示器的整體性能取決于不同方面，例如顯示像素的發光特性、環境光照和人類感知。4月29日，原定活動 “Ansys optiSLang, Lumerical和Speos聯合仿真實現顯示器設計優化” 將全面升級為『聚焦行業：Ansys光學系統仿真在顯示器行業中的應用』專題網絡研討會，本次活動將展示如何通過 Ansys Lumerical STACK設計的微觀結構來仿真顯示器；如何通過Speos分析典型環境中整個宏觀顯示器的發光表現；以及在 Ansys optiSLang 的幫助下，處理優化顯示器像素設計的復雜任務，以協調整個仿真工作流程并執行高級多目標優化。歡迎顯示器設計研究人員預約本次活動。
提示：Ansys 系統事業部后續還將推出HUD, Camera, AR/VR等行業應用主題系列內容，敬請關注。
時間
4月29日（星期五），16:00-17:30
內容大綱
Ansys Lumerical-顯示器技術包含了很多微納結構，透過Ansys Lumerical能夠仿真微納結構造成的衍射、散射、干涉等波動光學效應。
展開 Ansys | 什么是MicroLED？
一些主要的MicroLED使用示例包括：
智能手表和健身手環等可穿戴技術
MicroLED電視
增強/虛擬現實（AR/VR）眼鏡和耳機
汽車和航空航天行業的抬頭顯示器（HUD）
中央集群顯示器
汽車前照燈
高速光通信
柔性可拉伸的顯示器
使用Ansys進行MicroLED仿真
工程師可以首先通過仿真方法來可視化LED或顯示器的工作表現，以克服MicroLED中的諸多設計挑戰。Ansys提供了一系列工具，可用于在進行物理制造之前對MicroLED性能進行仿真：
Ansys Lumerical STACK求解器：對MicroLED中的不同材料層進行仿真，以顯示光是如何反射、折射和透射的。STACK求解器還可計算LED的發射功率和功率密度。
Ansy Lumerical FDTD求解器：對LED的遠場發射方向圖和提取效率進行仿真。FDTD求解器還可以與Ansys Speos設計工具配合使用，計算錐光坐標中的光譜強度。
Ansys Lumerical CHARGE和Ansys Lumerical MQW求解器：對LED的電流-電壓（I-V）曲線、自發發射功率頻譜和內部量子效率進行仿真。
Ansys Lumerical求解器工作流程概覽
Ansys Speos軟件：使用來自Lumerical套件求解器的光譜強度數據執行系統級仿真，并充當虛擬光度實驗室。利用該工具，工程師可以檢查全色域并執行輻射測試。
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Ansys Lumerical是業界領先的光子學仿真工具，其擁有完整的光子學仿真解決方案，支持全套光子學器件級和系統級仿真。器件和系統級工具無縫協作，讓設計人員能夠對相互作用的光學、電氣和熱效應進行建模仿真。產品之靈活的互操作性支持將多物理場仿真和光子電路仿真與第三方EDA工具相結合的各種工作流程，以幫助優化產品性能、最大限度地降低物理原型制作成本并縮短產品上市時間。
Ansys Lumerical FDTD
Ansys Lumerical FDTD是業界公認的微納光子器件仿真的標準工具。這款高性能二維/三維麥克斯韋方程求解軟件，能夠精確分析具有微納尺寸或亞波長結構與紫外、可見、紅外、太赫茲和微波的相互作用，能被廣泛應用于微納光電子器件、工藝以及材料的設計、分析和優化。FDTD的集成設計環境支持腳本語言操作、高級后處理和結構優化功能，讓用戶可以更專注有效地完成設計要求。
Ansys Lumerical Stack
STACK 是分析多層膜的最佳仿真工具，和求解麥克斯韋方程相比能迅速仿真如抗反射膜、OLED、VCSEL等組件的光學特性。能精準描述多層膜的波動光學特性，如干涉以及微腔效應，并支持平面波和偶極子光源。STACK 支持腳本運算，通過API能和Python 或Matlab 互操作。
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