[發(fā)明專利]一種等離子體光子晶體結(jié)構(gòu)設(shè)計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110262623.6
• 申請日: 2021-03-11
• 公開（公告）號: CN112926248B
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮雪健;鄧浩川;滿良;霍超穎;韋笑;殷紅成
• 申請（專利權(quán)）人: 北京環(huán)境特性研究所
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/27;G06N3/006
• 代理公司: 北京格允知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11609
• 代理人: 張莉瑜

1.一種等離子體光子晶體結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、根據(jù)等離子體光子晶體結(jié)構(gòu)的光子帶隙要求，構(gòu)造相應(yīng)的損失函數(shù)；

S2、構(gòu)建等離子體光子晶體結(jié)構(gòu)模型，確定等離子體光子晶體結(jié)構(gòu)的各參數(shù)及對應(yīng)的變化范圍，采用粒子群優(yōu)化方法對各參數(shù)構(gòu)成的參數(shù)向量進行初始化；

S3、將初始化結(jié)果代入到等離子體光子晶體結(jié)構(gòu)模型對應(yīng)的計算模型，利用時域有限差分方法進行透射系數(shù)的計算，得到相應(yīng)的損失函數(shù)值；

S4、通過粒子群優(yōu)化方法，迭代更新粒子的最優(yōu)參數(shù)向量和種群最優(yōu)參數(shù)向量；

S5、根據(jù)預(yù)先設(shè)定的迭代截止條件，結(jié)束粒子群優(yōu)化方法的優(yōu)化過程，確定滿足光子帶隙要求的等離子體光子晶體結(jié)構(gòu)參數(shù)；

所述步驟S2中，確定等離子體光子晶體結(jié)構(gòu)的各參數(shù)時，各參數(shù)包括：等離子體諧振頻率ω_p、等離子體碰撞頻率ν、介質(zhì)的介電常數(shù)ε、介質(zhì)的磁導(dǎo)率μ、介質(zhì)的電導(dǎo)率σ，以及單層的厚度d，構(gòu)成等離子體光子晶體結(jié)構(gòu)的參數(shù)向量g＝[ω_p,υ,ε,μ,σ,d]。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體光子晶體結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在于：

所述步驟S1中，構(gòu)造損失函數(shù)時，若等離子體光子晶體結(jié)構(gòu)的光子帶隙要求包括在(f₁～f₂)頻段范圍內(nèi)，透射系數(shù)小于等于設(shè)定值C，則損失函數(shù)Cost的表達式為：

Cost＝max(Tc(f₁～f₂))≤C

其中，Tc表示透射系數(shù)，max(Tc(f₁～f₂))表示在(f₁～f₂)頻段范圍內(nèi)的透射系數(shù)最大值。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體光子晶體結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在于：

所述步驟S2中，構(gòu)建等離子體光子晶體結(jié)構(gòu)模型時，等離子體與介質(zhì)分層交替排列，總計M層，M為大于等于11小于20的奇數(shù)，兩側(cè)的外邊界層均為等離子體，入射波為平面波，從一側(cè)的外邊界層垂直入射，每層的等離子體或介質(zhì)的厚度均為d。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體光子晶體結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在于：

所述步驟S2中，采用粒子群優(yōu)化方法對各參數(shù)構(gòu)成的參數(shù)向量進行初始化時，對參數(shù)向量g＝[ω_p,υ,ε,μ,σ,d]中的每個參數(shù)初始化，包括：

ω_p＝(a₂-a₁)·rand+a₁

ν＝(b₂-b₁)·rand+b₁

ε＝(c₂-c₁)·rand+c₁

μ＝(q₂-q₁)·rand+q₁

σ＝(m₂-m₁)·rand+m₁

d＝(s₂-s₁)·rand+s₁

其中，ω_p的變化范圍為a₁≤ω_p≤a₂，ν的變換范圍為b₁≤ν≤b₂，ε的變化范圍為c₁≤ε≤c₂，μ的變化范圍為q₁≤μ≤q₂，σ的變化范圍為m₁≤σ≤m₂，d的變化范圍為s₁≤d≤s₂。