面向AR/VR近眼显示、全息投影、高精度光学传感等前沿领域，高色纯度、窄发散角、高线偏振有机光源长期存在多性能难以协同的技术瓶颈：传统法布里-珀罗微腔线宽宽、偏振选择性弱；单一光栅器件发光发散大；激子极化激元OLED无法压缩发射角度，多参数同步调控方案始终缺失。

  近日，北京工业大学梁宁宁教授-翟天瑞教授团队创新提出二阶法布里-珀罗腔+一阶光栅光学模式强耦合复合谐振结构，突破单一光学谐振的性能制约，成功制备兼具超窄光谱、小发散定向、高TE偏振、高效率的蓝色偏振OLED，为下一代微型片上显示光源开辟全新光路调控思路。

  相关成果以Strong Coupling Hybrid Modes for Narrow-band, Directional and Polarized OLEDs为题发表于顶刊《Advanced Materials》。

一、全新双腔耦合设计，创制光子间强耦合OLED发光机制

  区别主流激子-光子杂化极化激元器件，本工作聚焦光子-光子相干强耦合物理机制：通过精准匹配薄膜厚度构建二阶法布里-珀罗（FP）纵向谐振，搭配一维光栅一阶波导谐振，两套独立光子模式发生相干杂化，形成上支（UEB）、下支（LEB）两条全新混合色散分支。 团队建立耦合谐振子理论模型定量描述模式相互作用，通过调控光栅周期实现零失谐共振匹配，获得高达 321 meV 的模式分裂能，完全满足强耦合判定标准；仅通过光栅占空比、高度即可灵活调控耦合强度，耦合峰值可达 600 meV，调控窗口宽、器件制备容错性高。 一维光栅天然实现 TE/TM 偏振筛选：TE 波导模式高效耦合输出，同时大幅抑制金属界面 TM 表面等离激元（SPP）非辐射损耗，从光学根源提升偏振纯净度。

二、四维性能同步突破，多项指标领先同类偏振光源

  依托下极化激元 LEB 发光通道，优化后的耦合型 SC-OLED 实现多维度性能协同跃升：

  1.超高色纯度窄带发光：原生发光层半高宽 63 nm，经双腔耦合压缩至仅 17 nm，大幅降低色彩串扰，完美适配广色域显示需求；

  2.超窄定向发射光束角仅 10°，呈现扇型定向光场，大幅减少光学系统能量损耗，适配头戴设备微型光路；

  3.优异线偏振特性TE/TM 偏振消光比高达 17.3 dB，无需额外偏振片即可输出高纯线偏振蓝光，简化器件光学堆叠结构；

  4.光电效率显著提升最大外量子效率达 3.4%，启亮电压低至 4.2 V，同时借助微腔珀塞尔效应缩短激子寿命，有效抑制效率滚降，亮度最高可达 342 cd?cm?2，满足商用亮度标准。

三、分层光学调控思路，可通用器件设计范式

  团队建立完整可复用微腔设计流程，分为三层可控光学模块：

  1.FP 基底微腔优化：精准调控电子/空穴传输层厚度，将发光激子束缚于TE波导模式，隔绝TM-SPP损耗通道，锁定443 nm二阶F-P共振；

  2.光栅波导微腔制备：激光干涉光刻制备周期可调一维光栅，依靠布拉格动量匹配提取受限波导光，光栅周期直接调控共振波长；

  3.双腔强耦合匹配调谐光栅周期实现两光子模式零失谐耦合，通过角分辨反射光谱直观观测标志性模式反交叉色散，定量区分强弱耦合区间。整套工艺基于成熟热蒸镀+光刻制程，兼容量产型 OLED 生产线，无复杂单晶、特殊增益材料限制，工业化落地潜力突出。

四、研究核心创新价值

  1.首次将F-P腔与光栅实现光子-光子强耦合，开辟不依赖激子杂化的高性能偏振发光新路径，填补定向窄带偏振 OLED 设计空白；

  2.单一光学结构同步实现光谱窄化、角度压缩、偏振筛选、效率提升四维优化，解决传统器件性能互相制衡难题；

  3.耦合强度、发射波长、出射角度可通过光栅 / 膜厚简易调控，提供普适性微腔 OLED 设计方法论；

  4.全蒸镀兼容制备路线，工艺简单可拓展至红绿全彩偏振发光器件，为高性能微型显示光源提供全新技术方案。

  本工作证明光学模式强耦合复合微腔是平衡OLED光谱、角度、偏振与效率的高效策略，为下一代超薄、微型、高画质偏振显示器件提供重要理论与实验支撑。

  文章链接：

  Strong Coupling Hybrid Modes for Narrow‐band, Directional and Polarized OLEDs.Advanced Materials 2026.

  https://doi.org/10.1002/adma.202521853