近实时全波电磁器件反演设计
计算物理
2026-01-30 v4 应用物理
摘要
反演设计实现了自动化发现和优化超越传统人工工程设计性能的器件。然而，现有的电磁器件反演设计方法需要在每次迭代或生成大量训练数据集时进行计算昂贵且耗时的全波电磁仿真。本文引入了预计算数值绿函数方法，一种实现超快速电磁反演设计的思路。将设计的静态组件纳入来自单个完全并行预计算步骤中获得的数值绿函数中，减少了对候选设计进行评估时的计算成本，仅与被修改区域的大小成正比。引入一种低秩矩阵更新技术，进一步将方法的计算成本降低到每迭代几毫秒，同时不进行任何近似或妥协。该方法具有线性时间复杂度，相较于使用常规电磁求解器完成反演设计的总运行时间缩短了多个数量级。所考察的设计实例显示，加速速度最高可达16000倍，将设计过程从多天缩短为几分钟。该方法使得复杂结构的实际且超快速设计成为可能，而这些结构在先前的反演设计方法中因时间限制而难以实现。
引用
@article{arxiv.2501.18054,
title = {Near Real-time Full-wave Inverse Design of Electromagnetic Devices},
author = {Jui-Hung Sun and Mohamed Elsawaf and Yifei Zheng and Ho-Chun Lin and Chia Wei Hsu and Constantine Sideris},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.18054},
year = {2026}
}