步驟1：使用 STACK 光學求解器表征 1D 疊層

在這一步中，我們搭配腳本使用 STACK 光學求解器來分析器件的平面發(fā)射，包含構建疊層并從材料數據庫中提取材料屬性。

腳本也使用 stackpurcell 指令計算 Purcell 因子(偶極子輻射功率在現有結構中的萃取情況除以在均勻介質中萃取情況的比值)，以及計算發(fā)射到藍寶石與空氣中功率密度與波長、角度的分布關系。腳本還對功率密度進行積分，計算總向上功率。如下圖所示。這些結果方便后續(xù)與 3D FDTD 仿真進行比較。

此外，腳本也使用 stackdipole 來獲得作為給定偶極子光譜的角度函數的亮度和輻射度，以及 X、Y、Z 三刺激值。

步驟2：使用 3D FDTD 模擬圓柱形micro-LED

此步驟中使用“遠場”分析組將計算流出盒子的總功率，以及遠場（距離為 1 米）中的歸一化坡印廷矢量，歸一化條件為偶極子在與疊層具有相同折射率的均勻介質中發(fā)射的功率。因是歸一化的， Poynting 矢量的積分等于在整個上半空間傳播的總功率，此外，分析組可以計算 P和角度或是與波長的關系。

這些可以應用于進一步的計算, 例如，我們將總提取效率計算為 34.4 度的錐體（從藍寶石提取到空氣）

接著用掃描工具存儲“遠場”分析組針對偶極子的各種位置和極化的所有結果。掃描設置為計算 3 個偶極極化,以及取樣 11 個位置代表與邊界不同距離的情況，總共進行 33 次模擬。接著運用腳本提取 P與角度的關系，將 3 個偶極方向的結果平均來計算非極化偶極發(fā)射的結果。然后，假設每單位面積的偶極子密度均勻，則可以將每個偶極子都乘以一個與其代表的環(huán)的面積成正比的權重，將各位置的遠場加起來。

以下是計算功率密度與 625nm 附近單個波長處的 theta 的關系，與在相同波長附近約 10nm 寬的偶極子光譜上的光譜積分的比較。

以下也將在 34.4 度錐體中發(fā)射到空氣中的總功率計算出來,結果如下圖。