【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光电材料设计和机器学习，尤其涉及一种超表面的设计方法及装置。
技术介绍
1、超表面是一种新型的、特殊的人造材料，其表面设置多个基元，这些基元的几何形状和排列方式被精确设计以实现对电磁波的高度定制化控制，相对于传统透镜而言，其具有平坦、超薄、轻便和紧凑等优点。
2、在形成本专利技术的过程，专利技术人发现现有的超表面的设计方法包括将超表面划分为离散网格，然后计算这些离散网格的模拟光场，但这样容易引入离散化误差降低模拟结果的准确性，又或者通过局域周期性近似(lpa)计算非均匀阵列的散射场响应，但该方法只考虑基元尺寸变化缓慢的情况，适用范围很小。另外若通过神经网络训练模型的方式训练超表面与对应光场强度之间的关系，又需要消耗大量的时间的计算资源，设计成本巨大的同时效率也不高，且容易引入离散化误差而导致模拟结果不准确。
3、所以，目前的设计方法还无法满足超表面的需求，制约了超表面的发展。
技术实现思路
1、为解决上述的现有技术问题中的至少其一，本专利技术的目的在于提供一种计算资源消耗相对较少、设计效率高、且精确程度好的超表面的设计方法及装置。
2、为实现上述专利技术目的，本专利技术一实施方式提供一种超表面的设计方法，所述超表面包括多个基元，所述设计方法包括如下步骤：
3、步骤s10：获取样本集合、以及与所述样本集合中每个样本对应的光场分布的光场集合，其中，所述样本集合的每个样本对应一组基元分布；
4、步骤s20：根据所述
5、步骤s30：对所述近似分布函数使用采集函数，计算待观测基元分布，其中，所述采集函数将目标光场分布作为优化目标；
6、步骤s40：判断是否到达终止条件；
7、若未到达所述终止条件，则根据所述待观测基元分布，计算与其对应的光场分布，并将所述待观测基元分布和对应的光场分布分别合并入对应的所述样本集合和所述光场集合，得到更新的样本集合和光场集合，并循环所述步骤s20～步骤s40；
8、若到达所述终止条件，则根据所述近似分布函数和所述目标光场分布确定目标基元分布；
9、步骤s50：根据所述目标基元分布设计超表面。
10、作为本专利技术的进一步改进，所述超表面为圆形的汇聚透镜，所述多个基元在所述超表面上均匀分布，所述样本集合中每个样本为过所述超表面圆心的基元带，所述基元带包括呈线性排布的多个所述基元，每条所述基元带的基元的几何参数存在差异。
11、作为本专利技术的进一步改进，所述多个基元均为等高的圆柱形基元，所述样本集合中每个样本的参数，为所述基元带上每个基元的半径。
12、作为本专利技术的进一步改进，所述样本集合的生成方式包括：
13、获取所述基元带的初始参数，其中，所述初始参数包括每个基元的初始几何参数；
14、每次对所述基元带的至少部分基元的初始几何参数在误差范围内进行随机增减，得到一条新的基元带，并多次重复该步骤，得到所述样本集合。
15、作为本专利技术的进一步改进，所述基元带为所述超表面的直径上的多个所述基元，所述基元带的初始参数是基于parabolic相位公式确定的初始几何参数；
16、所述步骤对所述基元带的至少部分基元的初始几何参数在误差范围内进行随机增减包括：
17、在保持所述基元带的指定中心区域的基元的几何参数不变的基础上，对所述指定中心区域以外的其中一侧的半径区域的至少部分基元的初始几何参数在误差范围内进行随机增减，其中，所述误差范围根据工艺条件确定。
18、作为本专利技术的进一步改进，所述基本参数包括所述基元的排布方式；
19、所述步骤根据所述目标基元分布设计超表面包括：
20、根据所述排布方式，确定所述超表面上每个基元中心的位置；
21、根据所述基元中心到圆心的距离，在所述目标基元带上确定与该基元中心对应的等效基元，其中，所述等效基元的中心到圆心的距离与该基元中心到圆心的距离相同；
22、根据所述基元或所述等效基元，确定每个基元中心对应的基元的几何参数；
23、结合所述基本参数和每个基元的几何参数，生成超表面的设计参数。
24、作为本专利技术的进一步改进，所述步骤在所述目标基元带上确定与该基元中心对应的等效基元包括：
25、根据所述目标基元带上基元中心到圆心的距离、以及该基元对应的几何参数，确定该距离与所述几何参数之间的距离参数关系；
26、根据基元中心到圆心的距离和所述距离参数关系，确定等效基元的几何参数。
27、作为本专利技术的进一步改进，所述概率代理模型使用高斯过程或tpe过程。
28、作为本专利技术的进一步改进，所述采集函数为最大化期望改进函数、概率增量函数、期望增量函数、置信度上界函数、或信息熵函数。
29、作为本专利技术的进一步改进，所述采集函数的计算过程包括：
30、根据每种基元分布对应光场分布的正态分布，确定每种基元分布对应的光场分布、相对于所述样本集合中每个样本对应的光场分布相较于所述目标光场分布的提升值；
31、根据所述正态分布和每种基元分布的所述提升值，计算基元分布对应的期望值；
32、将所述期望值最大的基元分布确定所述待观测基元分布。
33、作为本专利技术的进一步改进，所述终止条件包括当前采样次数到达最大采样次数、或者所述近似分布函数符合收敛条件，其中，所述当前采样次数是执行所述步骤s40的次数。
34、为实现上述专利技术目的之一，本专利技术一实施例提供了一种超表面的设计装置，所述超表面包括多个基元，所述设计装置包括：
35、获取模块，用于获取样本集合、以及与所述样本集合中每个样本对应的光场分布的光场集合，其中，所述样本集合的每个样本对应一组基元分布；
36、先验模块，用于根据所述样本集合和所述光场集合，使用概率代理模型拟合基元分布与光场分布之间的近似分布函数，所述近似分布函数包括每种基元分布对应光场分布的正态分布；
37、采集模块，用于对所述近似分布函数使用采集函数，计算待观测基元分布，其中，所述采集函数将目标光场分布作为优化目标；
38、判断模块，用于判断是否到达终止条件；
39、若未到达所述终止条件，则根据所述待观测基元分布，计算与其对应的光场分布，并将所述待观测基元分布和对应的光场分布分别合并入对应的所述样本集合和所述光场集合，得到更新的样本集合和光场集合，并循环所述先验模块、所述先验模块和所述判断模块中的内容；
40、若到达所述终止条件，则根据所述近似分布函数和所述目标光场分布确定目标基元分布；
41、设计模块，用于根据所述目标基元分布设计超表面。
42、为实现上述专利技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种超表面的设计方法，所述超表面包括多个基元，其特征在于，所述设计方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的超表面的设计方法，其特征在于，所述超表面为圆形的汇聚透镜，所述多个基元在所述超表面上均匀分布，所述样本集合中每个样本为过所述超表面圆心的基元带，所述基元带包括呈线性排布的多个所述基元，每条所述基元带的基元的几何参数存在差异。
3.根据权利要求2所述的超表面的设计方法，其特征在于，所述多个基元均为等高的圆柱形基元，所述样本集合中每个样本的参数，为所述基元带上每个基元的半径。
4.根据权利要求2所述的超表面的设计方法，其特征在于，所述样本集合的生成方式包括：
5.根据权利要求4所述的超表面的设计方法，其特征在于，所述基元带为所述超表面的直径上的多个所述基元，所述基元带的初始参数是基于parabolic相位公式确定的初始几何参数；
6.根据权利要求2所述的超表面的设计方法，其特征在于，所述基本参数包括所述基元的排布方式；
7.根据权利要求6所述的设计方法，其特征在于，所述步骤在所述目标基元带上确定与该基
8.根据权利要求1所述的超表面的设计方法，其特征在于，所述概率代理模型使用高斯过程或TPE过程。
9.根据权利要求1所述的超表面的设计方法，其特征在于，所述采集函数为最大化期望改进函数、概率增量函数、期望增量函数、置信度上界函数、或信息熵函数。
10.根据权利要求9所述的超表面的设计方法，其特征在于，所述采集函数的计算过程包括：
11.根据权利要求1所述的超表面的设计方法，其特征在于，所述终止条件包括当前采样次数到达最大采样次数、或者所述近似分布函数符合收敛条件，其中，所述当前采样次数是执行所述步骤S40的次数。
12.一种超表面的设计装置，所述超表面包括多个基元，其特征在于，所述设计装置包括：
13.一种电子设备，其特征在于，包括：
14.一种可读存储介质，其存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理模块执行时可实现权利要求1至11中任意一项所述的超表面的设计方法中的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种超表面的设计方法，所述超表面包括多个基元，其特征在于，所述设计方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的超表面的设计方法，其特征在于，所述超表面为圆形的汇聚透镜，所述多个基元在所述超表面上均匀分布，所述样本集合中每个样本为过所述超表面圆心的基元带，所述基元带包括呈线性排布的多个所述基元，每条所述基元带的基元的几何参数存在差异。
3.根据权利要求2所述的超表面的设计方法，其特征在于，所述多个基元均为等高的圆柱形基元，所述样本集合中每个样本的参数，为所述基元带上每个基元的半径。
4.根据权利要求2所述的超表面的设计方法，其特征在于，所述样本集合的生成方式包括：
5.根据权利要求4所述的超表面的设计方法，其特征在于，所述基元带为所述超表面的直径上的多个所述基元，所述基元带的初始参数是基于parabolic相位公式确定的初始几何参数；
6.根据权利要求2所述的超表面的设计方法，其特征在于，所述基本参数包括所述基元的排布方式；
7.根据权利要求6所述的设计方法，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄湘，宋凯，
申请(专利权)人：苏州山河光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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