MxDiffusion：面向逆向光子调制表面设计的 Physics-Aware Maxwells 法则引导扩散模型策略
光学
2026-02-20 v1
摘要
我们提出 MxDiffusion，一种混合物理-数据驱动的扩散基方法，能够高效且高度准确地从目标光学属性生成光子结构。通过两个阶段的生成策略实现提升的准确性，其中第一个扩散模型显式训练 Maxwells 方程式-based loss 以直接将物理洞察嵌入逆向设计过程中，而第二个模型将物理一致的中间表示映射到最终结构几何，显著优于纯数据驱动方法。MxDiffusion 的性能在两个代表性应用中得到验证：石英基底上 patterns 在 gold 纳米结构和基于相变材料的高度可调带通滤波器。在这两种情况下，所提出的框架都优于常规数据驱动扩散模型基准，尤其在 out-of-training-distribution 设计目标和高度受限共振条件下表现更佳。这些结果表明 MxDiffusion 作为一种通用的 physics-guided 逆向设计范式的有效性和优越性。
引用
@article{arxiv.2602.16851,
title = {MxDiffusion: A Physics-Aware Maxwells Law-Guided Diffusion Model Strategy for Inverse Photonic Metasurface Design},
author = {Sujoy Mondal and Taehyuk Park and Sudipta Biswas and Alan X. Wang and Wenshan Cai},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.16851},
year = {2026}
}