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OghmaNano 模拟有机/钙钛矿太阳能电池、OFET 和 OLED 下载

光学探测器

1. 介绍

在 OghmaNano 中,光学探测器用于测量光在光学系统中传播时的情况。 探测器通过光学探测器编辑器进行定义, 该编辑器可以从主窗口的 Optical 功能区打开 (见 图 ??)。

从 Optical 功能区打开 Optical Detectors Editor。

Optical Detectors Editor 如 ?? 所示。 OghmaNano 中的光学探测器是一个放置在 仿真区域任意位置的二维表面。 在概念上,它类似于理想化的 CCD 相机:它统计通过其表面的光子,并记录其光谱和空间分布。

探测器不会吸收、反射或散射光。 它在数学上是透明的,不会扰动光学场。 光线、波或光子会不发生改变地穿过探测器;探测器仅 记录穿过其表面的信号。

OghmaNano Optical Detectors Editor showing detector configuration options
Optical Detectors Editor 配置面板。
Right-click menu in the 3D scene showing New Detector option
在 3D 场景中通过右键菜单直接创建新的探测器。

2. 探测器几何结构与分辨率

探测器由其位置、方向以及横向尺寸 (\(dx\) 和 \(dy\))定义。厚度 \(dz\) 不相关,因为探测器被视为 纯二维表面。探测器可以绕 \(x\)、\(y\) 和 \(z\) 轴旋转, 因此可以朝向任意方向。这使得能够在任意几何结构中捕获 透射、反射或逸出的光。探测器也可以 通过在 3D 场景中拖动进行交互式重新定位。

在配置面板的 Detector 部分中, 参数 Mesh points xMesh points y 定义 探测器表面上的空间分箱数量。这与 CCD 传感器中的像素数量 直接对应,并控制记录数据的空间分辨率。 在一次仿真中可以放置多个探测器。每个探测器 独立工作,并生成其各自的输出文件。

3. 探测器示例

Detector measuring light escaping from an optical system
放置在光学系统之后的探测器,用于测量逸出的光。 探测器提供透射辐射的空间和光谱分辨记录。
Detector capturing light emitted from the top of a LEFET
探测器测量从发光场效应晶体管(LEFET)顶部表面发射的光。

4. 输出

当打开探测器的输出文件夹时,通常会看到四个文件 (见图 ??): detector_abs0.csvdetector_efficiency0.csvdetector_input0.csvRAY_image.csv。 这些文件共同描述 (i) 检测到的光的空间分布,以及 (ii) 从光源到探测器的光谱传输。

Detector output shown as a CCD-like icon in the output browser
在输出浏览器中以类似 CCD 的图标表示的探测器输出。
Detailed detector outputs including spatial images and spectra
光通过探测器时生成的详细输出。

RAY_image.csv 是探测器接收到内容的空间分辨图像 (概念上类似 CCD 图像)。在光线追踪模式中,它通常通过 追踪三个代表性波长(名义上的 “R”、“G” 和 “B”)生成, 并直接映射为 RGB 图像。在非光线追踪工作流程中,或当 追踪更宽的波长范围时,OghmaNano 会使用标准人眼视觉 颜色响应函数将检测到的光谱转换为可显示的 RGB (因此颜色是人眼看到外观的估计, 而不是严格的三波长渲染)。在实践中,对于 EL/PL 光谱 应追踪多个波长;三色 RGB 适合快速光学可视化, 但对于发射光谱来说过于稀疏。

其余三个文件构成一个简单的 “输入 → 检测 → 效率” 链:

Rendered detector image (spatially resolved) generated from RAY_image.csv
空间分辨的探测器图像(来自 RAY_image.csv)。
Detector input histogram showing available emitted spectrum that could have hit the detector
可能到达探测器的可用光谱(来自 detector_abs0.csv)。
Detected light counts versus wavelength from detector_input0.csv
检测到的光谱计数(来自 detector_input0.csv)。
Detection efficiency versus wavelength computed from detector_input0.csv divided by detector_abs0.csv
探测效率 \(\eta(\lambda)\)(百分比)(来自 detector_efficiency0.csv)。