自驾实验室发现驾驉自发辐射的原理

我们开发了一个自主实验平台，以加速纳米光子学领域中可解释科学发现的速度，旨在实现一种新方法，驾驉来自可重构半导体亚表面表面的自发辐射。控制自发辐射对于照明、热辐射工程和遥感领域的清洁能源解决方案至关重要。尽管可嵌入源的可重构半导体亚表面表面在时空控制方面具有潜力，但实现对远场辐射的任意控制仍然具有挑战性。本文介绍的自驾实验室(SDL)平台通过发现预测发光亚表面表面远场辐射轮廓的控制方程，来解决了这一挑战。我们发现，局部折射率的空间梯度（类棚结构）和曲率（类透镜结构）是驾驉自发辐射的关键因素。该SDL采用机器学习框架，包括：（1）用于生成复杂空间折射率轮廓的变分自编码器；（2）用于在实时闭环反馈中引导实验的主动学习智能体；（3）用于揭示结构-性质关系的神经网络方程学习器。该SDL在约300次实验中实现了峰值发射定向性提升了四倍（最高达77%），覆盖约72°的视场范围。我们的发现表明，正棚结构和透镜的组合与负透镜和棚结构的组合对于所有发射角度都同样有效，为控制自发辐射提供了一种超越传统傅里叶光学的新策略。