深度学习与相变材料的协同作用：可见光范围内四状态宽带多功能超表面
光学
2024-09-04 v2 应用物理
摘要
本文首次报道了具有超过四种不同功能的宽带多功能超表面。构成单元原子由两种不同的相变材料（ 和 ）以多级配置组合而成。FDTD 模拟显示，由于级联 Fabry-Perot 腔的叠加腔长调制效应，克服了相变材料（PCM）状态之间固有的小光学对比度，使得在可见光范围内实现四种状态的反射振幅在宽带上实现切换。这种做法以及四种状态之间的反射相位控制，使我们能够在同一超表面中集成�幅和相位相关的特性——色差偏转、波长光束分离、色差聚焦和宽带吸收，克服了以往在可见波段功能切换机制的局限性。我们采用基于 Tandem 神经网络的逆设计方案，以满足不同状态的严格要求。我们使用两个前向网络分别预测预定义设计空间内单元原子的反射振幅和相位。这些类比模型的优异预测能力被用于训练逆向网络。经过标记数据集训练的逆向网络能够根据四种状态下反射振幅和相位的性能指标，产生优化后的单元。评估了两个逆设计超表面的光学特性作为两个不同设计参数四种状态的测试案例。两种结构均在四种所需宽带功能方面表现出色，设计要求得到良好匹配，表明其在可见光范围内便携式医疗成像设备中的潜在应用前景。
引用
@article{arxiv.2406.05519,
title = {Synergizing Deep Learning and Phase Change Materials for Four-state Broadband Multifunctional Metasurfaces in the Visible Range},
author = {Md. Ehsanul Karim and Md. Redwanul Karim and Sajid Muhaimin Choudhury},
journal= {arXiv preprint arXiv:2406.05519},
year = {2024}
}