在机器视觉检测领域，经常会遇到检测对象物体表面发出杂乱的眩光（如抛光金属表面、塑料、晶片等），严重影响成像质量，降低机器视觉检测特征的对比度。偏振光可消除反光干扰、增强特征对比度等，在工业检测、透明物体识别及自动驾驶等领域具有重要应用价值。例如在?工业缺陷检测领域，通过偏振滤光消除铝塑膜反光，实现药片包装检测；也可通过偏振成像用于识别锂电池表面划痕、分析晶圆的应力分布等。偏振光还可提高在?恶劣环境的感知功能，例如在自动驾驶雨天识别方面，偏振光可穿透挡风玻璃水膜反光，提高障碍物检测距离；在水下机器人视觉方面，通过滤除水面眩光，可有效提高浑浊水体目标识别准确率。
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偏振光在材料应力分析、水下成像、自动驾驶雨天识别感知等领域应用（图片源于网络）
偏振光获取
氮化镓（GaN）基LED光源在固态照明、显示技术和光通信领域应用广泛，但传统c面蓝宝石衬底上的GaN基LED发射非偏振光，限制了其在机器视觉、AR/VR显示和医疗成像等需高线性偏振光的场景中的应用。传统获取线偏振LED光一般是在前端叠加偏振片或者偏振薄膜，增大器件体积的同时至少损失50%的能量。采用非极性衬底、光子晶体等方法获取偏振LED存在制备复杂、偏振消光比（ER）低或光提取效率不足等问题。因此，开发一种能够高效产生线性偏振光且易于制备的技术方案，具有重要的科学研究价值和广阔的应用前景。
中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所徐科研究员团队王淼博士基于非对称双层超表面协同设计，通过偏振选择-回收-转换机理协同机制，实现了高效率、高偏振度GaN基LED，并成功将该偏振LED应用于Micro-LED电极故障分析。
偏振LED器件设计与工作原理
本工作展示了一种基于双面非对称金属纳米光栅超表面的高效偏振GaN-LED，如图（1a）所示。顶部采用双金属纳米光栅（BMNG）结构（周期150 nm，Al/PMMA复合），通过法布里-珀罗（F-P）效应增强TM偏振光透射（>85%）和高消光比（ER>38 dB）；底部采用非对称金属纳米光栅（AMNG）结构（周期250 nm，Al材质），通过相位差π设计，实现半波片功能，将反射的TE偏振光转换为TM偏振光。该设计巧妙地通过“偏振选择-回收-转换协同”的机制，突破了传统偏振LED的光效率损失瓶颈，同时利用纳米压印技术降低了制备复杂度。
其核心优势包括：
1.高性能：兼具高偏振消光比（平均消光比21.62
dB）和显著提升的光提取效率，通过回收TE光，突破传统偏振LED≥50%的光损失瓶颈，且性能在±60°范围内保持稳定；
2.工艺简单：全部光栅结构均通过NIL技术制备，利于未来规模化生产，且具有普适性，适用于蓝光/红光LED及多参数光场调控；
3.应用验证与技术突破：偏振光源结合偏振成像在针对Micro-LED的故障分析（图4）中显著提升电极缺陷检测对比度，识别金属微裂纹与应力集中区域。
图（1a）双面非对称金属纳米光栅超表面的高效偏振GaN-LED截面图，（1b）偏振选择-回收-转换协同作用机理示意图；（2a）采用纳米压印制备的上表面偏振光栅结构SEM图，（2b）下表面蓝宝石光栅超表面结构SEM图；（3a）偏振检测原理图，（3b）电致发光光谱，（3c）不同结构出光效率对比结果，（3d）不同结构消光比对比结果
图（4a）Micro-LED芯片在非偏光照射下成像结果，（4b）芯片在偏振光照射下成像结果，（4c）芯片失效后电极在偏振光照射下的成像结果
研究人员表示，基于非对称双表面超表面协同设计，实现了高效率、高偏振度GaN 基LED，为Micro-LED故障分析、光通信和光子计算提供了新思路。未来可进一步优化量子阱层吸收损耗，探索多波段集成与动态偏振调控，推动偏振光源在智能显示与精密检测中的落地应用。
