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.

В будущем такие компактные источники света с круговой поляризацией могут упростить оптическое оборудование, используемое в гарнитурах виртуальной реальности, 3D-дисплеях с высоким разрешением и новых фотонных технологиях. Благодаря исследованиям этой команды будущее более компактных и эффективных световых устройств выглядит многообещающим.