有损耗平面谐振器中光-物质相互作用的光学导纳法

摘要： 研究并优化薄膜太阳能电池、激光器及发光二极管（LED）等新兴光子器件，需要先进的计算光电仿真模型。尤其需要更完善的工具来实现电-光耦合系统的自洽建模。为此新近提出的量子涨落电动力学（QFED）及其关联的精确干涉辐射传输方程虽已问世，但完整计算并矢格林函数的需求增加了使用难度。为使QFED及相关物理量更便于新型器件研究，我们提出一种可直接应用的方法——通过光学导纳获取格林函数。对于分段均匀层状结构与特定渐变折射率分布，光学导纳可通过解析法求解；针对任意位置相关折射率分布，则可采用成熟技术进行数值求解。这些解法能直接构建并矢格林函数及所有相关光学量。为展示该方法的普适性，我们以GaN倒装芯片LED和垂直腔面发射激光器等典型器件为例，计算了其局域与非局域光学态密度。仅运用本文阐述的简易框架，即可精准分析各类平面光子器件中的能量传输，无需额外复杂操作或借助外部求解器。