逆向设计的超结构结合可重构耦合器计算前向散射

以逆向设计超结构和马赫-曾德尔干涉仪（MZI）网格形式的波基模拟计算近来备受关注，因为它们能够通过此类结构中的电磁波相互作用与调控来仿真线性算子、执行向量-矩阵乘法、求逆矩阵以及求解积分和微分方程。在此，我们结合这两种平台，提出一种可计算电磁前向散射问题中散射场的波基超器件。所提器件由两个子系统组成：一组带适当反馈系统的可重构耦合器，以及一个逆向设计的非均匀材料块。第一个子系统计算给定入射波照射下散射体内感生偶极极化的幅值与相位（矩阵求逆）。第二个子系统计算给定探测点的散射场幅值与相位（向量-矩阵乘法）。我们讨论了该超器件的功能，并通过若干实例，将该器件的仿真结果与全波数值仿真及数值求逆矩阵结果进行比较，从理论上评估其性能。我们还强调，由于第一部分可重构，所提器件可用于散射体不同的介电常数分布和不同入射激励而不改变逆向设计部分。我们提出的器件可为各种散射场景中的快速计算提供通用平台。