利用选择性状态空间模型增强制作就绪型多层 Huygens 超表面的半分析设计：第一部分 - 基于场的半分析综合

平面超表面可以深刻控制电磁散射。在微波频率下，通常使用由图案化金属层组成的多层级联结构实现，这些结构的设计常需耗时的全波优化。我们将最初开发用于稀疏加载线形光栅的分析模型扩展到准确描述嵌入标准印刷电路板 (PCB) 介质堆叠中密集排列的耶路撒冷十字原子。该模型捕捉层内及层间的近场和远场耦合，能够高效预测双极化响应。利用该框架，我们识别出高度透射的原子，其相位由耶路撒冷十字的腿长控制（微观设计阶段）。该 (相位)-(腿长) “查阅表” 允许快速综合 Huygens 超表面（宏观设计阶段），通过全波验证的金属透镜实现低反射束Manipulation。值得注意的是，我们采用明智的比例方法进一步扩展该模型以预测宽带原子响应。在另一篇论文（第二部分），采用混合机器学习方法利用该半分析框架来提高精度，而无需常规的穷尽式全波训练，实现对整个参数空间的超快速逆设计。总体而言，所呈现的方法 — — 独立的半分析方案（第一部分）和机器学习增强版（第二部分） — — 为实现用于制造就绪型双极化透射型 Huygens 原子和超表面的通用、快速且高度精确的合成工具包。