[發明專利]紅外寬波段超表面吸收器及其智能設計方法和裝置

在審

• 申請號: 202310273728.0
• 申請日: 2023-03-20
• 公開（公告）號: CN116401782A
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: 陳惠;邵麗;湯林龍;史浩飛;于樂泳;伍俊
• 申請（專利權）人: 中國科學院重慶綠色智能技術研究院
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/27;G06N3/006;G16C60/00;G16C10/00;G06F113/26;G06F111/06;G06F111/10
• 代理公司: 北京元本知識產權代理事務所(普通合伙) 11308
• 代理人: 王健

1.一種紅外寬波段超表面吸收器，其特征在于，所述超表面吸收器利用硅基的金屬-硅界面處的肖特基結，實現高效的電子層間躍遷激發，從而完成高效的光電轉化過程。

2.根據權利要求1所述的紅外寬波段超表面吸收器，其特征在于，所述超表面吸收器包括硅襯底、光學天線和二氧化硅，所述光學天線嵌入所述二氧化硅中，所述光學天線的四周由過孔鋁包圍，所述過孔鋁與金屬硅化鈷接觸，所述金屬硅化鈷制作在所述硅襯底上。

3.一種如權利要求1或2所述的紅外寬波段超表面吸收器的智能設計方法，其特征在于，所述方法包括：

設定超表面吸收器工作參數；

生成仿真計算模型：根據預設好的工作參數，生成除光學天線以外的超表面吸收器仿真模型；將光學天線一個周期單元編碼為二進制網格來表示，采用0-1矩陣描述，其中“1”表示硅化鈷材料，“0”表示自由空間，隨機生成n個初始矩陣，即生成n個初始化粒子，對應于超表面的n個隨機幾何結構，根據生成的矩陣，生成初始光學天線結構；

初始化粒子群參數，所述粒子群參數包括粒子維度，學習因子c1、c2，權重因子、種群規模、迭代步長范圍以及最大迭代次數；

隨機初始化每個粒子的位置和速度；

獲取所有粒子的適應值：構建電磁仿真模型，執行時域有限差分電磁仿真得到目標頻段的吸收光譜，獲取n個隨機幾何結構目標頻段的吸收率，計算每個粒子的適應值；

預測每個粒子中個體最佳值：對于任意一個粒子，將其目前適應程度與上一個個體最優值進行對比，若目前適應程度好于上一個個體最優值，則個體最優值更新為當前適應度值，否則個體最優值為上一個個體最優值；

判斷粒子中個體最佳值是否滿足設定閾值，在不滿足設定閾值的情況下，更新每個粒子的位置和速度，并重新獲取所有粒子的適應值以及預測每個粒子中個體最佳值，直到粒子中個體最佳值滿足設定閾值；在滿足設定閾值的情況下，以確定的粒子的適應值來生成光學天線結構。

4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，通過如下方法判斷粒子中個體最佳值是否滿足設定閾值：

以目標頻段的最大吸收率作為適應度函數并設定閾值，定義為Fmax＝∑A(λi)2，用來評估每個像素化結構的吸收光譜特性，其中A為超表面的吸收率，λi為入射光波的波長，波長范圍設置為1μm至2μm。

5.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述設定超表面吸收器工作參數，具體包括：

設定超表面吸收器工作波長范圍為1-2μm，在X偏振光以0°和90°入射角入射到超表面結構表面的情況下，在波長范圍內設置多個掃描點，并通過計算得到由不同頻率點的吸收率組成的吸收譜。

6.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述隨機初始化每個粒子的位置和速度，具體包括：

在一定限制條件下，任意設置粒子的原始速度與方位，將所有粒子原始方位設置成個體全局最佳值Pi，Pi中最佳值是全局最佳值Pg。