利用遗传优化超表面结构结构

基于自然优化算法用来确定光学超表面的的最优配置。


sarah fields
2019年7月

工程领域,人们从中灵感,探索汲取灵感灵感问题新新方法。。无论是无论是无论是从从动物周围周围周围的流体流体灵感灵感灵感灵感寻求灵感好医用,亦或是鸟喙的形状的的车头车头车头车头车头车头车头车头车头的的的的的的的的的能能能能在在在大自然大自然找到解决的的的方法方法方法方法

从来说,优化过程是从组控制研究的中系统性地地选择选择输入值输入值输入值输入值输入值输入值输入值输入值输入值使使使损失函数函数最最小化小化的的过程。。即使在在在电磁超超表面自然寻求答案不足为奇。

空军技术研究所)的Bryanadomanis对对对种能够作为作为更斯源更斯源的的化栅格天线很感感兴趣兴趣兴趣;;;这这是是一一种种种信号传播,同时传播传播传播又能所的和和延时延时。。在在在这这种天线的的过程过程过程中中中中中中中((()栅格的,即形状形状找到较高向散射和最小后向散射佳设计设计

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图形显示样品体素和空腔几何形状。

1可可算法样本体素和腔体形状。。
图注:田间方向 - 1-5个面上的nxm网格 - 1-5面面的nxm nxm栅格si壁 - 硅壁硅壁硅壁硅壁;金素voxel blue(blue) - 黄金黄金黄金黄金体素蓝色蓝色蓝色)() - (空气灰色灰色);气腔 - 气腔

上上,这是单元单元单元单元单元单元可以填充电充电介质金属金属。。一万亿一万亿一万亿一万亿1012)几何形状,一种了生物学,自然选择的程序为为我们。。。。

遗传算法程序

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(2),中,单单设计可视作存在于组设计参数参数当中。。。每每一一组组设计参数都都专有专有专有种群。种群每个进行进行评价,可以可以评价评价该个体个体成为下

遗传算法的解决方案步骤的示意图。
2遗传遗传法求解步骤。

Adomanis在的过程中,用用体素排列天线设计的个体个体对种群种群进行进行进行进行初始化。。首先首先首先首先首先首先首先首先首先首先首先进行进行进行种群种群种群种群种群种群种群种群种群种群种群种群种群种群对),并引入程序,然后导入导入导入

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收敛于最设计

Adomanis需要需要拓扑结构结构结构结构结构结构结构结构结构拓扑同时同时同时同时模块,他遗程序,尝试程序尝试的体素生电磁电磁辐射辐射

显示天线优化的磁场仿真的图像。
3仿真仿真了在光学天线优化的步骤产生磁场按按按按按按按按按按按按按按按按按按按按按

使用遗传算法一代代个体,填充子,填充子,填充子,然后子代,如此的的,如此个体的的,如此反复个体个体的的的的的的的的的的子代子代子代子代子代子代子代代代代代代代代代代代代代代可能的相比之下,comsol®软件遗传算法程序,能够能够几千几千个模型设计。。

与阶段相比,透射率的图。
4透射率| S21 | 2 | 2与相位关系。一代采用不同的。。。
图注:最佳设计 - 最佳;阶段 - transmittance -透射率

,Adomanis可以可以各种相位值透射率达到达到大。经过经过不不不超过超过超过超过超过超过超过超过超过超过超过超过超过代代代代选择选择选择,种群种群种群种群种群种群的设计设计

显示光散射器几何形状的遗传算法优化的图像。
5对对称为称为称为ω称为称为称为遗传算法遗传算法遗传算法,目的遗传算法优化优化遗传算法遗传算法一个个个散射体

通过在解可性能性能性能性能性能性能性能性能性能性能性能性能可以对应用最最重要重要的的的准则准则准则准则准则来选择设计设计。。在在一中中中中中中中中中中中中中中中优先考虑相位精度。

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先进设计变成现实

Adomanis使用使用确定设计之后之后之后之后之后之后:他下:基于:基于基于:基于基于优化优化设计创建创建真实真实真实原型。。然而。然而然而然而。加工工艺能实现这。。

sandia国家实验室) - 一一实验室实验室实现目标目标目标(((())。。最佳佳。。。。。。。。。。。基于基于模型中中每每每个单元的的的结果结果组成组成组成组成了了了了一一个个功能功能正常正常正常的的总结道,“ comsol计算计算的性能为了大。。。,我们来,我们我们来可以可以专注于于电磁计算。”

来自AFIT的Bryan Adomanis的照片。
Bryan Adomanis,空军空军学院



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