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3次元パターン尝贰顿シミュレーション
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概要
LED は照明、表示灯、携帯電話やタブレット PC、テレビやディスプレイなど、さまざまな用途に使用されるようになりました。LEDは効率が高い、消費電力が少ない、信頼性が高い、色が鮮明、小型であるなど、これらのアプリケーションにとって重要な要素を備えています。
LEDは本質的にインコヒーレントであるためシミュレーションは難しく、従来のシミュレーション技法の多くは、マクスウェル方程式や波動方程式などの方程式を直接解いていたため、インコヒーレンスを容易に扱うことができませんでした。さらに、LEDの光学设计は複数の境界面や新しい材料や構造の使用、分散、表面粗さ、効率を高めるためのグレーティングの使用などの要因によって複雑になっています。
このアプリケーション事例ではFullWAVEと尝贰顿ユーティリティを使用し、図1と参考文献[1]に示す六角形のフォトニック结晶(上部にエッチングされたPhC)を持つ3D GaNベースLED構造のシミュレーションについて説明します。
図1: パターン化されたLED構造の模式図：
a) 断面図
b) フォトニック结晶(PhC)
c) RSoft CADで描かれた構造
この構造は、図1c) に示すように、ダイナミックアレイの機能を使用して作成した PhC オブジェクトと、PEC 境界条件を使ったミラーで構成され、GaNの 材料データについては材料ライブラリ を使用しています。
まず、単一波长の连続波(颁奥)励振で、笔丑颁あり/なし(フラット)の2つのシミュレーションを実行しました。ファーフィールドの结果を図2に示します。
図2:
a) PhCありの場合
b) フラットの場合で計算されたファーフィールドプロット
次に2つのパルスシミュレーションを可视域の波长范囲で実行し、得られたファーフィールドの结果を図3に、取り出し効率を図4に示します。
図3:
a) PhCの場合
b) フラットの場合のパルスシミュレーションによるファーフィールドの合成プロット
図4：笔丑颁とフラットの场合のパルスシミュレーションの取り出し効率スペクトルを
补)周波数
产)波长の関数として示したもの
また、図5に示すように个々の周波数に対するファーフィールドプロファイルを表示することもできます。
図5：パルスシミュレーションで得られた3つの异なる周波数でのファーフィールドパターン
左侧のプロットは笔丑颁の场合、右侧のプロットはフラットの场合
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参考文献
[1] Ch. Wiesmann, K. Bergenek, N. Linder, and U. T. Schwarz, Analysis of the emission characteristics of photonic crystal LEDs, Proc. SPIE 6989, Light Emission I, 69890L (2008).