637 nm CQD-CBR 仿真记录 - 万旭辉的小窝

仿真目标

当前目标是在 637 nm 附近获得可解释的 CBR 模式增强。评价标准不能只看最高 Purcell；还要同时记录峰位误差、取向平均、模场位置、泵浦透过、热路径和可制造性。

软件和版本

项目	记录	状态
仿真软件	Lumerical FDTD	已确认软件类型，具体版本待补充
模型类型	3D，full-domain PML	已确认
材料	CdSe QD n、SiO2 (Glass) - Palik、Ag Setfos；无 Cr 层	已确认
温度	300 K	已确认于调参记录

参数表

参数	当前锚点	说明
R	566.2 nm	主要用于调回 637 nm 附近
P	375 nm	当前 fine-screening 和 ma2 邻域检查较优
W	275 nm	均匀环宽优于简单 W apodization
H	309 nm	影响垂直有效折射率和模式体积
d_SiO2	350 nm	镜面相位和金属损耗耦合折中
d_Ag	100 nm	固定，不作为优化变量
m	10	CBR ring 数
dipole_z_frac	0.45	source-height scan 后保留
mesh	mesh accuracy 2；局部 dx/dy/dz=30/30/15 nm	用于当前验证记录

扫描范围

波长：常规 screening 使用 630-640 nm；高分辨率检查使用 635-639 nm。
几何：R、P、W、H、d_SiO2 做局部和分支扫描。
取向：单 z 偶极、单 x/y 偶极、三偶极 xyz 平均分开记录。
厚度/模场支线：100-200 nm 厚度分支用于 631 nm 附近模场限制因子，不和 637 nm 高 Purcell 分支混用。

最优结果

结果	数值	备注
single-z Purcell_637nm	44.360	peak 44.360 at 637.017 nm
x / y Purcell_637nm	约 0.725	同一几何下明显弱于 z 偶极
xyz 平均	约 15.27	约等于 (0.725 + 0.725 + 44.360) / 3
高分辨率检查	peak 约 44.297 at 636.839 nm；Purcell_637nm 约 41.148	没有发现隐藏的 >100 窄峰
source height	dipole_z_frac=0.45 保留	上下移动没有提高 637 nm Purcell

失败结果

quarter-domain / half-domain symmetry boundary 在当前 point-source/API 设置下返回 0，不能直接沿用。
leading ring placement 在当前解释下近 0，不作为有效设计。
简单 W apodization 比均匀 W=275 nm 更差。
P chirp 只能移动峰位，没有打开更强高 Q 分支。
大幅偏离 H≈309 nm 或 d_SiO2≈350 nm 会降低 637 nm Purcell 或峰值。

厚度 / 模场限制因子支线

height	peak wavelength	peak Purcell	Purcell at 631 nm	gamma_z	gamma_x
100 nm	630.893 nm	8.609	8.574	61.02%	91.15%
120 nm	631.804 nm	10.165	7.922	68.14%	91.89%
160 nm	631.804 nm	11.686	8.554	78.64%	95.27%
180 nm	632.007 nm	14.183	7.329	82.49%	94.37%
200 nm	631.399 nm	14.470	12.483	85.02%	94.44%

这一支线服务电泵 ASE / 模场限制因子判断，不直接替代 637 nm CBR_TUNING_NOTES 的最优几何。

还要补的图

Purcell spectrum

待上传：single-z ma2 spectrum、x/y orientation spectrum、xyz average 对比。

field_xy

待上传：637 nm 源平面 log10(|E|^2) map。

field_yz

待上传：x=0 YZ 截面 log10(|E|^2) map，并标注 source height。

7.10 新增：630 nm TFB-CBR 独立分支

这一分支使用 Ag_top 25 nm、ZnMgO 70 nm、TFB 25 nm、PEDOT:PSS 30 nm、ITO_up 20 nm、 Ag_down 100 nm、ITO_down 150 nm、Si 1000 nm、H 100 nm。它与上面的 637 nm 主体不是同一套结构，也不能用当前少量结果覆盖历史结论。

运行	几何与结果	证据边界
原始 FDTD	R=664、P=431、W=315 nm	已确认；PPT 中 P/W 写反已纠正
主扫描当前最优	664/434/315 nm；630.69151 nm；Purcell 1.67255；z=-132.5 nm	已确认；仅完成 63/251
独立复跑	664/431/315 nm；629.180799 nm；Purcell 1.71941；z=-132.5 nm	已确认；独立配置
二维监视器复跑	同几何；z=-142.5 nm；Purcell 9.72021	已确认数值；不可与前两组直接比较
容差与后续	15 例容差扫描仅启动首例；Q、模式和配置对齐仍待补	待核验；不能外推完整最优

7.10 更新：商用 LED 与 COMSOL 四点对照

商用 LED 水冷测试用于校准热仿真边界和泵浦源温升，不替代 CQD-CBR 的材料增益或 lasing 证据。当前只可表述为：在四个已测热功率点上，h_air=16 W/(m²·K) 更吻合，不表示普适校准完成。

四点误差 h_air=16：MAE≈0.86 °C，RMSE≈1.00 °C，最大绝对误差≈1.56 °C。

功率口径 0.200、1.200、2.880、4.968 W 均为热功率；与电输入功率分开记录。

实验边界 环境温度 21 °C；水冷台仍在校准，PID 问题尚未解决。

不能外推 四点拟合只适用于当前模型和工况；更广功率范围、边界条件与稳态重复性仍待核验。

打开商用 LED 实验记录

后续需要补充的仿真

Q factor、模式体积、远场和偏振。
完成 630 nm 主扫描剩余 188 个候选，并统一三组配置后再比较 Purcell。
Ag 底反射、DBR 替代 Ag、DBR + 透明电极三种结构对比。
泵浦透过率与 CBR Purcell 的共同优化。
COMSOL 热仿真：LED 单热源、CBR 单热源、联合热源、环氧 thickness / k sweep。
继续 15 例容差扫描；补水冷 PID 与更广工况后再谈模型校准。
no-cavity 或 detuned-cavity control 的仿真对照。

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