单芯片LED突破AR眼镜量子链路

大阪大学研究人员联合爱发科株式会社及立命馆大学，开发出一种全新LED结构，可在单一芯片上产生圆偏振光。研究团队将半极性氮化铟镓发光结构与条形氮化硅超表面相结合，打造出紧凑光源，既降低了能量转换损耗，又能在室温条件下工作。

这项进展有助于推动超紧凑耐用型光源在AR/VR、3D显示、量子通信和光学加密领域的实际应用。相关成果已发表于《光学材料快报》期刊。

圆偏振光对于诸多下一代技术至关重要。然而，以往的圆偏振LED始终难以同时实现高偏振度、高效率、耐久性和可量产性。多数传统设计中，非偏振光仅能提取单一圆偏振分量，理论转换效率上限仅为50%。

为突破这一局限，研究人员采用了天然发射部分线偏振光的半极性InGaN量子阱，并在LED表面直接集成条形氮化硅超表面，从而更高效地将线偏振光转化为圆偏振光。室温光学测量显示，在408纳米波长处圆偏振度达0.27，线-圆偏振转换效率为68%，超越了传统方法的理论极限。三维电磁仿真与实验结果高度吻合，证实该器件运行状态接近理想特性。

由于整体结构采用全无机材料且兼容现有半导体工艺，该方案为制造耐用、紧凑且可量产的偏振光源提供了可行路径。通讯作者市川修平教授评论道："通过利用半极性InGaN LED的本征线偏振发光特性，我们实现了超越传统手段的圆偏振高转换效率。仅需集成单层超表面即可获得高效圆偏振光，其在紧凑型设备及下一代光子系统的实际应用中潜力巨大。"

相关链接：https://dx.doi.org/10.1364/ome.588632