大阪大学研发单芯片圆偏振LED，有望大幅缩小AR眼镜

近日，日本科研团队在光学领域取得重大突破，成功开发出一种能从单一芯片产生圆偏振光的新型LED结构，为超紧凑、耐用光源在AR/VR等前沿领域的实际应用带来了新的曙光。

圆偏振光在众多下一代技术中扮演着举足轻重的角色。然而，此前圆偏振LED的发展一直面临诸多难题，难以同时实现高偏振度、高效率、耐用性以及规模化生产。在以往的设计方案里，只能从非偏振光中提取单一的圆偏振分量，这使得能量转换效率的理论上限被牢牢限制在50%，严重制约了圆偏振光技术的进一步发展。

为了突破这一瓶颈，日本研究人员另辟蹊径。他们选用了本身就能发射部分线偏振光的半极性InGaN量子阱作为发光基础结构。在此基础上，创新性地直接在LED表面集成条纹状SiNₓ超表面。这种独特的组合方式，能够更高效地将光线转化为圆偏振光，有效减少了能量转换过程中的损耗。

室温下的光学测量结果令人振奋。在408纳米波长下，该新型LED结构实现了0.27的圆偏振度，线 - 圆偏振转换效率更是高达68%，成功超越了传统方法的理论极限，为圆偏振光的高效产生开辟了新的道路。

不仅如此，研究人员还发现实验结果与三维电磁仿真高度吻合，这表明所制备的器件运行状态接近理想情况。而且，该结构完全由无机材料制成，与现有的半导体工艺具有良好的兼容性。这一特性使其在制造耐用、紧凑且可量产的偏振光源方面具有显著优势，为实际生产应用提供了切实可行的途径。

团队成员对这一成果充满信心，他们评论道：“利用半极性InGaN LED固有的线偏振发射特性，我们成功实现了超越传统方法极限的高效圆偏振转换。仅仅通过集成单层超表面，就能够获得高效的圆偏振光。我们认为，这一成果在面向下一代光学应用的紧凑型器件以及实用光子系统中具有巨大的应用潜力。”