[發明專利]面向衍射光學設計自動化的電磁仿真方法以及系統

在審

• 申請號: 202310077756.5
• 申請日: 2023-01-16
• 公開（公告）號: CN116306233A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 景友亮;周平強
• 申請（專利權）人: 上海科技大學
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G02B27/00;G06F30/10
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 倪靜

1.一種面向衍射光學設計自動化的電磁仿真方法，其特征在于，所述方法包括：

構建面向衍射光學設計自動化且基于反向傳播算法進行電磁優化的復雜結構體；

基于所述復雜結構體預測所述復雜結構體的衍射場；

其中，所述復雜結構體包括：

多個標準衍射單元，形成多層衍射區，用于通過將前層區的衍射場耦合并衍射至下一層衍射區形成后層區，以傳遞不同層衍射區的衍射光；

并且其中，每個標準衍射單元對應構建一標準衍射模型，用于對所述復雜結構體的衍射場進行預測。

2.根據權利要求1中所述的面向衍射光學設計自動化的電磁仿真方法，其特征在于，所述標準衍射單元包括：用于傳播衍射光的波導區域及用于隔離衍射光的隔離區域；其中，所述波導區域的材料比所述隔離區域的材料折射率高。

3.根據權利要求2中所述的面向衍射光學設計自動化的電磁仿真方法，其特征在于，所述衍射模型包括：

光耦合過程模塊，用于將前層區的衍射場耦合進對應標準衍射單元的所述波導區域；

光傳播過程模塊，連接所述光耦合過程模塊，用于將耦合進硅波導的衍射光衍射到波導區域的末端；

光去耦合過程模塊，連接所述光傳播過程模塊，用于將衍射到波導區域的末端的衍射光去耦合到后層區，進而形成后層區的衍射場。

4.根據權利要求1中所述的面向衍射光學設計自動化的電磁仿真方法，所述復雜結構體還包括：

框架單元，用于傳播由各層衍射區的標準衍射單元去耦合形成的衍射光；

多個冗余單元，用于吸收衍射光，以減少衍射光在層與層衍射區間的反射；

其中，所述框架單元具有分別對應各層衍射區的隔離軌道，用于放置對應各層衍射區的各標準衍射單元以及冗余單元；且每個標準衍射單元的輸入為上層衍射區的隔離軌道中所有標準衍射單元在當前標準衍射單元位置上衍射場的求和。

5.根據權利要求4中所述的面向衍射光學設計自動化的電磁仿真方法，其特征在于，所述復雜結構體的構建方式包括：

確定需構建的復雜結構體的功能規格；

設置各標準衍射單元的邏輯衍射關系；

基于所述邏輯衍射關系獲得對應所述復雜結構體的初始化衍射單元布局；

基于所述反向傳播算法，根據功能規格以及初始化衍射單元布局形成對應所述復雜結構體的全局衍射單元布局并進行合理化；

基于合理化的全局衍射單元布局，在復雜結構體中填充冗余單元；

基于單元密度規則，檢查經各冗余單元填充后的復雜結構體的單元密度是否滿足單元密度要求；

驗證滿足單元密度要求的復雜結構體的衍射場是否達到確定的功能規格；

若達到功能規格，固化復雜結構體形成最終的復雜結構體。

6.根據權利要求5中所述的面向衍射光學設計自動化的電磁仿真方法，其特征在于，設置各標準衍射單元的邏輯衍射關系包括：

選擇需應用的各標準衍射單元；

基于采用的衍射區層數確定框架單元的隔離軌道數，以供在各隔離軌道放置對應層衍射區的標準衍射單元形成初始化衍射單元布局。

7.根據權利要求5中所述的面向衍射光學設計自動化的電磁仿真方法，其特征在于，基于所述反向傳播算法，根據功能規格以及初始化衍射單元布局形成對應所述復雜結構體的全局衍射單元布局并進行合理化包括：

基于所述反向傳播算法，以所述功能規格為目標函數迭代地調整初始化衍射單元布局中各個標準衍射單元的具體位置形成對應所述復雜結構體的全局衍射單元布局；

將所述復雜結構體的全局衍射單元布局去除相互交疊的標準衍射單元，以獲得合理化的復雜結構體。