[發明專利]一種生成人造微結構參數的方法

有效

• 申請號: 201110061801.5
• 申請日: 2011-03-15
• 公開（公告）號: CN102479278A
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發明（設計）人: 劉若鵬;季春霖;何振明;劉斌;趙治亞
• 申請（專利權）人: 深圳光啟高等理工研究院;深圳光啟創新技術有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

【技術領域】

本發明涉及超材料領域，特別涉及一種生成人造微結構參數的方法。

【背景技術】

超材料技術是一個前沿性交叉科技，其設計的技術領域包括了電磁、微波、太赫茲、光子、先進的工程設計體系、通信、半導體等范疇。其核心思想是利用復雜的人造微結構設計與加工實現人造“原子”以對電磁場或者聲納進行響應。其核心理論是描述電磁波軌跡與超材料特性的變形光學。該技術的一大核心難點在于如何建模設計成千上萬個相互不同的人造微結構并按照合理的排布組成一個具有特殊功能性的超材料器件。這對建模、計算、理論分析、設計、調試都帶來了極大的困難。

在超材料設計領域，由于人造微結構的復雜響應和實驗設計采樣點有限，故傳統參數模型難以擬合其電磁響應函數，無法實現精確的建模，造成了超材料自動化設計的瓶頸。

由于超材料所提供的特殊功能，這都是取決于它異常復雜的單元微結構，每個由微結構所組成的單元結構都可以由一個參數組來定義，每個參數組包含多個屬性參數，例如單元微結構的長、寬、高、厚度、介電常數、材料材質等。其電磁響應參數是多維的，每改變一個屬性參數Pi都將改變其最終的電磁響應函數，如何尋找最佳的人造微結構屬性參數，使它的電磁響應函數符合超材料的目標電磁響應函數，是全球科研人員一直在努力探索的。

傳統的超材料單元結構體設計方法是，通過手動逐一改變人造微結構屬性參數，測試某一頻率的電磁波通過該人造微結構后的電磁響應函數，并與目標電磁響應函數進行對比，如此不斷循環，最終找到與目標電磁響應函數最為相近的人造微結構屬性參數。由圖1可以看出，對于每個人造微結構，調整其屬性參數是一項非常耗時的步驟，為了達到超材料設計的超高要求和特殊的電磁響應函數，人造微結構參數的微調單位可能達到毫米級，甚至微米級、納米級，同時每個超材料可能包括上萬甚至上億個這樣的人造微結構，其工作量可想而知。

傳統的超材料設計方法對人力、物力、時間都有極大的要求，如何縮短時間對提高超材料設計效率有著至關重要的作用。

【發明內容】

本發明針對現有技術效率低下，只能通過手動設計的缺陷，提供了一種可以進行高效的生成超材料人造微結構參數的方法。

本發明提供一種生成人造微結構參數的方法，人造微結構由參數組來定義，方法包括以下步驟：

S1：生成一個均值和方差分別是μ_t和∑_t的正態分布函數，并在正態分布函數中，使用多元正態隨機數函數生成N個參數組X₁，X₂，......，X_N，其中μ_t和∑_t的初始值為預先設定，t為迭代次數；

S2：分別計算N個參數組對應的人造微結構的電磁響應函數與預先設置的目標電磁響應函數的距離D₁，D₂，......，D_N；

S3：將距離進行排序并從最小的距離開始取Nel個距離，并根據前Nel個參數組更新均值μ_t+1和方差∑_t+1，其中，Nel為小于N的自然數；

S4：判斷距離D_i是否滿足預先設置的循環條件，若否，則獲取Nel個距離對應的人造微結構的電磁響應函數，循環結束，其中，Nel個距離包括距離D_i，i的值為預先設定。

在本發明生成人造微結構參數的方法中，循環條件包括：

迭代次數t小于常數C，常數C為預設的大于2的自然數；或者

選取最小距離D_min，1≤min≤N，最小距離D_i大于ζ，ζ的值為預先設定。

在本發明生成人造微結構參數的方法中，判斷最小的距離是否滿足預先設置的循環條件的步驟之后還包括：

若是，則將更新的均值μ_t+1和方差∑_t+1代入S1進行下一輪循環計算，直至循環結束。

在本發明生成人造微結構參數的方法中，Nel等于分位數ρ乘以參數組數N。

在本發明生成人造微結構參數的方法中，根據前Nel個參數組更新均值μ_t+1和方差∑_t+1的公式為：