PofoliaPofolia ile paylaşıldı

Nanophotonics· 2026Q1

Üç Boyutlu Nanofotonik Cihazların Nöral Eklemeli Ters Tasarımı

Neural Adjoint Inverse Design of Three‐Dimensional Nanophotonic Devices

Chanik Kang, Hyewon Suk, Ikbeom Jang, Haejun Chung

Kısa özet

Çözücü denetimli bir Fourier sinir operatörü (FNO) kullanan nöral eklemeli bir yöntem, nanofotonik cihazlar için 3B eklemeli gradyan alanlarını doğrudan tahmin ederek tasarım süresini saatlerden saniyelere indirir ve titiz optimizasyon sonuçlarının %86-99'unu elde eder.

Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.

Ana noktalar

  • Çözücü denetimli bir Fourier sinir operatörü (FNO) kullanan nöral eklemeli bir yöntem, nanofotonik cihazlar için 3B eklemeli gradyan alanlarını doğrudan tahmin eder.
  • Aşamalı bir FNO tasarımı, rezonans kaynaklı hassasiyet zirvelerini korumak için artık hataları iyileştirir.
  • Yöntem, spektral sıralama, akromatik odaklama ve dalga kılavuzu mod dönüşümü görevlerinde test edilmiştir.
  • Nöral vekil yöntemiyle yapılan optimizasyon, titiz FDTD tabanlı eklemeli optimizasyonun performans ölçütlerinin %86-99'unu elde etmiştir.
  • Uçtan uca tasarım süresi saatlerden saniyelere indirilmiş, hızlanmalar ile olmuştur.

Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.

Özet (abstract)

ABSTRACT Volumetric meta‐optics have emerged as a compact high‐performance platform for advanced imaging, color routing in image sensors, and on‐chip wavefront control. Realizing such devices depends on solving a high‐dimensional nonconvex inverse‐design problem governed by Maxwell's equations. Adjoint optimization is the standard route to gradients, yet broadband three‐dimensional (3D) design typically requires thousands of full‐wave forward/adjoint simulations, making industrial‐scale optimization prohibitively slow. To address this bottleneck, a neural adjoint method is introduced, in which a solver‐supervised Fourier neural operator (FNO) directly predicts dense, per‐voxel 3D adjoint gradient fields from a voxelized permittivity volume. To preserve the sharp, resonance‐driven sensitivity peaks that single‐pass operator networks tend to oversmooth, a stage‐wise FNO is proposed, in which successive stages refine residual errors with progressively higher‐frequency emphasis. A domain‐specific dataset is curated from paired forward/adjoint finite‐difference time‐domain (FDTD) simulations spanning three volumetric tasks: spectral sorting (color routers), achromatic focusing (metalenses), and waveguide mode conversion. Across all benchmarks, the surrogate‐driven optimization attains figures of merit within 86%–99% of rigorous FDTD‐based adjoint optimization whilst reducing end‐to‐end design time from hours to seconds, with speedups exceeding . These results establish a pathway toward fast large‐scale volumetric meta‐optical design enabled by neural‐operator surrogates.

Yazarların özeti; kaynağından alınmıştır. Nanophotonics, 2026 · DOI ↗

ÇıkarımlarPremium
Makaleye SorÜcretsiz hesapla

Ücretsiz hesapla devam et

Makaleye Sor ile bu makaleye günde 3 soru ücretsiz; makaleyi kaydet, kaynakçasını al, ilgi alanına göre her gün yeni özetler. Çıkarımlar Premium.

Web'de ücretsiz devam et

Google ya da Apple hesabınla giriş; kart istemez. Bu makaleye geri dönersin.

Telefonda:

Alan: Elektronik, Optik ve Manyetik Malzemeler

Electronic, Optical and Magnetic MaterialsMaterials Science