近日，日本科研團隊在光學領域取得重大突破，成功開發出一種能從單一晶片產生圓偏振光的新型LED結構，為超緊湊、耐用光源在AR/VR等前沿領域的實際應用帶來了新的曙光。
圓偏振光在眾多下一代技術中扮演著舉足輕重的角色。然而，此前圓偏振LED的發展一直面臨諸多難題，難以同時實現高偏振度、高效率、耐用性以及規模化生產。在以往的設計方案里，只能從非偏振光中提取單一的圓偏振分量，這使得能量轉換效率的理論上限被牢牢限制在50%，嚴重製約了圓偏振光技術的進一步發展。
為了突破這一瓶頸，日本研究人員另闢蹊徑。他們選用了本身就能發射部分線偏振光的半極性InGaN量子阱作為發光基礎結構。在此基礎上，創新性地直接在LED表面集成條紋狀SiNₓ超表面。這種獨特的組合方式，能夠更高效地將光線轉化為圓偏振光，有效減少了能量轉換過程中的損耗。
室溫下的光學測量結果令人振奮。在408納米波長下，該新型LED結構實現了0.27的圓偏振度，線 - 圓偏振轉換效率更是高達68%，成功超越了傳統方法的理論極限，為圓偏振光的高效產生開闢了新的道路。
不僅如此，研究人員還發現實驗結果與三維電磁仿真高度吻合，這表明所製備的器件運行狀態接近理想情況。而且，該結構完全由無機材料製成，與現有的半導體工藝具有良好的兼容性。這一特性使其在製造耐用、緊湊且可量產的偏振光源方面具有顯著優勢，為實際生產應用提供了切實可行的途徑。
團隊成員對這一成果充滿信心，他們評論道：「利用半極性InGaN LED固有的線偏振發射特性，我們成功實現了超越傳統方法極限的高效圓偏振轉換。僅僅通過集成單層超表面，就能夠獲得高效的圓偏振光。我們認為，這一成果在面向下一代光學應用的緊湊型器件以及實用光子系統中具有巨大的應用潛力。」
