В статье, опубликованной в этом месяце в журнале Optics Letters, исследователи из Университета Осаки представили новую конструкцию светодиода (LED), которая может помочь уменьшить размеры сложных оптических систем. Светодиод излучает свет с круговой поляризацией за счет встроенной наноструктурированной поверхности, что устраняет необходимость в громоздких внешних оптических компонентах.
Свет с круговой поляризацией, электрическое поле которого при распространении вращается подобно штопору, необходим для таких технологий, как 3D-дисплеи, передовые системы визуализации и инструменты квантовой связи. Традиционно для генерации такого света требуются оптические компоненты, такие как поляризаторы и специальные пластины, изменяющие фазу света. Однако эти компоненты делают устройства более громоздкими, сложными и неудобными для интеграции.
«Наша цель — упростить процесс получения света с круговой поляризацией, — говорит автор исследования Шухэй Итикава. — Благодаря интеграции системы управления поляризацией непосредственно в светодиод со специально разработанной метаповерхностью нам не нужны дополнительные оптические компоненты».
Эта метаповерхность состоит из чрезвычайно маленьких наностолбиков из нитрида галлия, расположенных в строгом порядке на поверхности полупроводникового светодиода. Наноразмерные структуры изменяют фазу света таким образом, что одно из состояний круговой поляризации избирательно пропускается, а противоположное — подавляется.
«Компьютерное моделирование показало, что такая конструкция может генерировать сильный свет с круговой поляризацией, при этом около 35% света светодиода проходит через наноструктурированную поверхность, — Итикава. — Такой уровень эффективности приближается к теоретическому максимуму в 50%».
В отличие от многих предыдущих светодиодов с круговой поляризацией, в которых использовались органические материалы или сложные системы на основе спинов, в новой конструкции применяются прочные неорганические материалы, что может способствовать созданию более долговечных и практичных источников света с круговой поляризацией.