大阪大学大学院工学研究科の市川修平准教授、博士前期課程の田口遥平さん、小島一信教授、株式会社アルバックの戸田晋太郎氏らの研究グループは、窒化インジウムガリウム(InGaN)発光ダイオード(LED)に周期的なナノ構造“メタサーフェス”を直接結合することで、高効率かつ超小型の円偏光デバイスが実現可能であることを明らかにしました。
円偏光源は、AR（拡張現実）/VR（仮想現実）、3Dディスプレイ、量子情報通信、光セキュリティなど、多岐にわたる応用が期待される次世代の光素子です。これまでの円偏光LEDは、「高い円偏光度と高い外部量子効率の両立が難しい」ことや、「デバイスの耐久性が低い」ことなど、実用化に向けて課題がありました。
今回、研究グループは、電気→光の変換効率が極めて高いInGaN系LEDの発光面に、ナノメートルサイズの構造体（ナノピラー）を人工的に周期配置したメタサーフェスを直接結合する、という新しい円偏光LEDのアプローチを提案しました。これにより、InGaN系LEDから出る無偏光の光のうち、特定の円偏光（右回りまたは左回り）成分だけを選択的に透過させることができ、高い外部量子効率と高い円偏光度を両立した円偏光LEDが実現可能になることがわかりました。
また、通常は無偏光から円偏光を得るためには、2段階の光学素子の組み合わせ（直線偏光子＋1/4波長板）が必要ですが、本方式ではナノピラー構造を最適に設計することにより1層のメタサーフェスを介すだけで円偏光が得られるため、高集積デバイスへの応用も期待できます。
本研究成果は、米国科学誌「Optics Letters」に、2026年2月26日（木）に公開されました。