[發(fā)明專利]一種基于超表面光柵的光整流元件及設(shè)計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110581961.6
• 申請日: 2021-05-24
• 公開（公告）號: CN113311526B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王澤靜;李仲陽;鄭國興;李子樂;代塵杰;李哲;萬帥;萬成偉;劉陽
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學
• 主分類號: G02B5/18
• 分類號: G02B5/18;G02B27/00;G02B27/10
• 代理公司: 武漢智權(quán)專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42225
• 代理人: 張凱

1.一種基于超表面光柵的光整流元件的設(shè)計方法，其特征在于，其包括：

選定目標工作波段以及目標入射角和出射角以確定超表面光柵的初始結(jié)構(gòu)參數(shù)；

對所述初始結(jié)構(gòu)參數(shù)進行二值編碼以獲得對應(yīng)的初始二值參數(shù)；

基于多目標優(yōu)化算法對所述初始二值參數(shù)進行優(yōu)化以獲得初步優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)；

根據(jù)制造工藝需求對所述初步優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)進行邊界優(yōu)化以獲得最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)。

2.如權(quán)利要求1所述的基于超表面光柵的光整流元件的設(shè)計方法，其特征在于，

基于多目標優(yōu)化算法對所述初始二值參數(shù)進行優(yōu)化以獲得初步優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)，包括步驟：

以初始二值參數(shù)作為當前二值參數(shù)進行光學建模并依據(jù)評價函數(shù)計算所述當前二值參數(shù)對應(yīng)的光整流評價值；

判斷當前計算所得的光整流評價值是否滿足優(yōu)化終止條件，若否，則優(yōu)化當前二值參數(shù)以計算新的光整流評價值；

若當前計算所得的光整流評價值滿足優(yōu)化終止條件則以滿足所述優(yōu)化終止條件的光整流評價值為初步優(yōu)化評價值，并以所述初步優(yōu)化評價值對應(yīng)的二值參數(shù)還原計算初步優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)。

3.如權(quán)利要求2所述的基于超表面光柵的光整流元件的設(shè)計方法，其特征在于，

以初始二值參數(shù)作為當前二值參數(shù)進行光學建模并依據(jù)評價函數(shù)計算所述當前二值參數(shù)對應(yīng)的光整流評價值，包括步驟：

以所述當前二值參數(shù)建立光學模型并基于所述光學模型計算所述目標工作波段的平面波在所述目標入射角下的角譜和反射率；

將所述角譜和反射率代入評價函數(shù)計算所述初始二值參數(shù)對應(yīng)的光整流評價值。

4.如權(quán)利要求2所述的基于超表面光柵的光整流元件的設(shè)計方法，其特征在于，

所述判斷當前計算所得的光整流評價值是否滿足優(yōu)化終止條件，包括步驟：

基于非支配排序算法對當前計算所得的光整流評價值進行排序和選擇；

判斷當前排序和選擇的結(jié)果是否滿足pareto前沿N代未變且N取大于0的整數(shù)，若是則判斷為滿足優(yōu)化終止條件，若否則判斷為不滿足優(yōu)化終止條件。

5.如權(quán)利要求2所述的基于超表面光柵的光整流元件的設(shè)計方法，其特征在于，

所述優(yōu)化當前二值參數(shù)以計算新的光整流評價值，包括步驟：

采用多目標優(yōu)化算法對所述當前二值參數(shù)進行優(yōu)化以獲得新的二值參數(shù)；

基于所述新的二值參數(shù)建立光學模型并基于所述光學模型計算所述目標工作波段的平面波在所述目標入射角下的角譜和反射率；

將所述角譜和反射率代入評價函數(shù)計算所述新的二值參數(shù)對應(yīng)的光整流評價值。

6.如權(quán)利要求2所述的基于超表面光柵的光整流元件的設(shè)計方法，其特征在于，

根據(jù)制造工藝需求對所述初步優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)進行邊界優(yōu)化以獲得最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)，包括步驟：

對所述初步優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)進行離散編碼獲取待優(yōu)化參數(shù)，并根據(jù)工藝需要和所述待優(yōu)化參數(shù)確定可選參數(shù)范圍；

在所述可選參數(shù)范圍內(nèi)遍歷所有參數(shù)并找出最優(yōu)可選參數(shù)；

以所述最優(yōu)可選參數(shù)還原計算對應(yīng)的超表面光柵結(jié)構(gòu)參數(shù)并以此為最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)。

7.如權(quán)利要求6所述的基于超表面光柵的光整流元件的設(shè)計方法，其特征在于，

在所述可選參數(shù)范圍內(nèi)遍歷所有參數(shù)并找出最優(yōu)可選參數(shù)，包括步驟：

若當前可選參數(shù)范圍內(nèi)參數(shù)不為空，則在所述可選參數(shù)范圍內(nèi)選擇一個參數(shù)以計算其對應(yīng)的光整流評價值；

判斷當前計算所得光整流評價值是否優(yōu)于當前評價值基準，若是，則以當前計算所得光整流評價值替代當前評價值基準，并繼續(xù)在所述可選參數(shù)范圍內(nèi)選擇一個參數(shù)以計算其對應(yīng)的光整流評價值；

若當前計算所得光整流評價值不優(yōu)于當前評價值基準，則在當前可選參數(shù)范圍內(nèi)剔除當前所選的參數(shù)后繼續(xù)選擇一個參數(shù)以計算其對應(yīng)的光整流評價值；

以當前可選參數(shù)范圍內(nèi)最后留下的參數(shù)為所述最優(yōu)可選參數(shù)。