基于邻域注意力 Transformer 的快速变形元表面设计

变形元表面正在重塑传统光学范式，日益需要处理需要大量计算资源来数值求解麦克斯韦方程——尤其是大规模系统、非均匀介质和密集排列的元器件。传统基于电磁求解器的前向设计依赖于特定近似，这可能无法有效解决复杂问题。相比之下，现有的逆向设计方法是逐步进行的过程，往往耗时且涉及重复计算。本文提出了一种逆向设计方法，利用代理邻域注意力 Transformer（MetaE-former）来预测变形元表面的性能，实现超高速和高精度。该方法可同时为数百个纳米结构提供全局解，速度较基于单个元原子的 FDTD 方法提高了最高可达 25 万倍。作为示例，我们演示了一个二值化的高数值孔径（约为 1.31）金属透镜以及几个优化的结构光生成器。我们的方法显著提高了变形元表面的光束形状适应性，为以高精度快速设计大规模元器件铺平了道路，以实现极端光场的形状控制。