【技术实现步骤摘要】
本申请涉及超表面结构设计，具体地，涉及一种基于模拟退火算法的超表面多变量设计方法。
技术介绍
1、超表面是由具有特殊电磁属性的人工原子按照一定的排列方式组成的二维平面结构，可实现对入射光的振幅、相位、偏振等灵活的调控，具有强大的光场调控能力，受到了人们的广泛关注。
2、传统的超表面设计需要进行大量的数值计算和参数优化，会因为参数组合爆炸以及重复调用数值计算导致设计效率低下。而结合算法的设计方法可以通过自动化和智能化的方式，快速搜索设计空间并找到最优解；算法可以通过迭代和优化过程，快速收敛到最佳设计方案，从而提高设计效率。
3、超表面设计通常涉及到多个相互关联的目标，如最大化吸收、最大化反射、最大化透射、波束形成的方向性等；结合算法可以将多个目标函数融合到一个综合评价函数中，并进行多目标优化，通过权衡不同目标之间的权重和约束条件，算法能够生成一系列优化的设计方案。然而现有的超表面设计方法无法高效地搜索设计空间并找到最优解。
技术实现思路
1、为了克服现有技术中的至少一个不足，本申请提供一种基于模拟退火算法的超表面多变量设计方法。
2、第一方面，提供一种基于模拟退火算法的超表面多变量设计方法，包括：
3、步骤1，初始化，包括设置初始温度、终止温度、降温速率以及多变量的初始解，多变量的初始解作为当前解；多变量包括超表面单元顶层结构的多个设计变量；
4、步骤2，对当前解进行扰动，生成多变量的新解；
5、步骤3，根据多变
6、步骤4，判断能量增量是否小于0，若是，则将多变量的新解作为当前解，若否，则计算接收概率并按照接收概率接收多变量的新解作为当前解；
7、步骤5，判断当前温度是否达到终止温度，若否，返回步骤2；若是，执行步骤6；
8、步骤6，判断是否满足终止条件，若是，输出当前解，若否，降低终止温度，返回步骤2。
9、在一个实施例中，多变量包括超表面单元顶层结构的长和宽，或者超表面单元顶层结构的长、宽和周期。
10、在一个实施例中，计算接收概率并按照接收概率接收多变量的新解作为当前解，包括：
11、接收概率p采用以下公式计算：
12、
13、其中，δe为能量增量，t为当前温度；
14、生成随机数∈，若∈<，则将多变量的新解作为当前解，否则，不接收多变量的新解，即保持原来的当前解。
15、在一个实施例中，终止条件为超表面单元的吸收率的最大值出现在指定波段内。
16、第二方面，提供一种基于模拟退火算法的超表面多变量设计装置，包括：
17、初始化模块，用于设置初始温度、终止温度、降温速率以及多变量的初始解，多变量的初始解作为当前解；多变量包括超表面单元顶层结构的多个设计变量；
18、新解生成模块，用于对当前解进行扰动，生成多变量的新解；
19、能量增量计算模块，用于根据多变量的新解和多变量的初始解，计算能量增量；
20、第一判断模块，用于判断能量增量是否小于0，若是，则将多变量的新解作为当前解，若否，则计算接收概率并按照接收概率接收多变量的新解作为当前解；
21、第二判断模块，用于判断当前温度是否达到终止温度，若否，进入新解生成模块；若是，进入第三判断模块；
22、第三判断模块，判断是否满足终止条件，若是，输出当前解，若否，降低终止温度，进入新解生成模块。
23、在一个实施例中，多变量包括超表面单元顶层结构的长和宽，或者，超表面单元顶层结构的长、宽和周期。
24、在一个实施例中，第一判断模块还用于：
25、接收概率p采用以下公式计算：
26、
27、其中，δe为能量增量，t为当前温度；
28、生成随机数∈，若∈<，则将多变量的新解作为当前解，否则，不接收多变量的新解，即保持原来的当前解。
29、在一个实施例中，终止条件为超表面单元的吸收率的最大值出现在指定波段内。
30、第三方面，提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，以实现上述的基于模拟退火算法的超表面多变量设计方法。
31、第四方面，提供一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，计算机程序/指令被处理器执行时，以实现上述的基于模拟退火算法的超表面多变量设计方法。
32、相对于现有技术而言，本申请具有以下有益效果：本申请基于模拟退火算法在超表面多变量设计中进行多变量的优化，能够高效地搜索设计空间并找到最优解，大大加速超表面设计的过程、提高设计效率；能够大幅度减少寻找时间，进而大大提高了超表面的设计效率，也保证了设计质量，同时还能完成对多个变量的同时设计。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于模拟退火算法的超表面多变量设计方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多变量包括超表面单元顶层结构的长和宽，或者超表面单元顶层结构的长、宽和周期。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，计算接收概率并按照所述接收概率接收所述多变量的新解作为当前解，包括：
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述终止条件为超表面单元的吸收率的最大值出现在指定波段内。
5.一种基于模拟退火算法的超表面多变量设计装置，其特征在于，包括：
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述多变量包括超表面单元顶层结构的长和宽，或者，超表面单元顶层结构的长、宽和周期。
7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一判断模块还用于：
8.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述终止条件为超表面单元的吸收率的最大值出现在指定波段内。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，以实现权利要求1-4任意
10.一种计算机程序产品，其特征在于，包括计算机程序/指令，所述计算机程序/指令被处理器执行时，以实现权利要求1-4任意一项所述的基于模拟退火算法的超表面多变量设计方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于模拟退火算法的超表面多变量设计方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多变量包括超表面单元顶层结构的长和宽，或者超表面单元顶层结构的长、宽和周期。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，计算接收概率并按照所述接收概率接收所述多变量的新解作为当前解，包括：
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述终止条件为超表面单元的吸收率的最大值出现在指定波段内。
5.一种基于模拟退火算法的超表面多变量设计装置，其特征在于，包括：
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述多变量包括超表面单元顶层结构的长和宽...
【专利技术属性】
技术研发人员：祁媚，胡漪，严义，陆宝乐，贺晨，曹正文，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。