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闽都创新实验室郭太良、严群团队：Metasurface实现全彩Micro-LED光束准直

时间：2024-08-01 字体【大 | 中 | 小】
        近眼显示是未来显示技术的一大必然趋势，而Micro-LED作为先进的光源技术，能够完美契合近眼显示对高分辨率、高亮度和高对比度的苛刻需求。但传统Micro-LED光源呈现类似朗伯分布的光型，需要对Micro-LED光源进行准直才能运用于其中。近日，闽都创新实验室郭太良、严群团队陈恩果、张恺馨、孙捷等人利用当下热点Metasurface来实现全彩Micro-LED光束准直，不仅极大缩小了Micro-LED发散角，同时兼顾近眼显示对Micro-LED所要求的轻便、系统结构简单的特点。相关研究成果以“Broadband beam collimation metasurface for full-color micro-LED displays”为题发表在Optics Express上（文章链接：https://doi.org/10.1364/OE.518535）


        研究结果表明，添加Metasurface后，650 nm、550 nm和450 nm波段的半高全宽角分别从±65.44°、±66.87°、±65.44°减小到±6.64°、±6.64°、±3.17°，与没有Metasurface的原始值相比分别减小了1/10、1/10和1/20。准直后，三基色Micro-LED在法向光强分别提高24.60倍、36.49倍和42.15倍。此外，与法线方向呈10°夹角内的光比例由原来的2.93%、2.45%、2.45%提高到41.48%、38.21%、31.86%，分别提高了14.16、15.60、13.00倍，实现了光能在±10°范围内的显著增强。研究团队所提出的多电偶极子模型和Metasurface分区调控方法有助于改进更大的Micro-LED的准直。分区调控下，三原色Micro-LED的半高全宽角分别降低到±6.06°、±6.06°和±6.64°，中心光强分别提高了10.47倍、12.85倍和3.75倍。该方法简化了器件结构，最大限度地减少了串扰，并优化了近眼显示应用的光利用率，在近眼显示技术中具有巨大潜力，为实现高性能、紧凑、轻量级的micro-LED显示器提供了一种新的解决方案，具有重要的应用前景。

利用Metasurface实现Micro-LED光束准直示意图

 

（郭太良、严群研发团队 供稿）

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