Neural Adjoint Inverse Design of Three‐Dimensional Nanophotonic Devices

计算机科学 反问题 人工神经网络 操作员(生物学) 灵敏度(控制系统) 宽带 反向 纳米光子学 消色差透镜 残余物 分类 波前 拓扑优化 光刻 算法 最优化问题 数学优化 光学 波导管 功勋 电子工程 傅里叶变换 拓扑(电路) 感知器 透射率
作者
Chanik Kang,Hyewon Suk,Ikbeom Jang,Haejun Chung
出处
期刊:Nanophotonics [De Gruyter]
卷期号:15 (20): e70334-e70334 被引量:2
标识
DOI:10.1002/nap2.70334
摘要

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.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
WLL999完成签到,获得积分20
2秒前
3秒前
衷燊完成签到 ,获得积分10
3秒前
科研通AI6.4的应助被蕊蕊采纳,获得10
4秒前
优雅绮波完成签到 ,获得积分10
7秒前
8秒前
horse完成签到,获得积分10
8秒前
韦恩发布了新的文献求助10
8秒前
阿健完成签到,获得积分10
8秒前
沉默的可乐完成签到,获得积分10
9秒前
乐池完成签到,获得积分10
10秒前
蔡徐坤完成签到,获得积分10
12秒前
复杂听筠完成签到,获得积分10
13秒前
干净的琦发布了新的文献求助10
15秒前
ff完成签到,获得积分20
15秒前
15秒前
gg棒完成签到 ,获得积分10
17秒前
刘kk完成签到,获得积分10
18秒前
19秒前
19秒前
苹果飞荷完成签到,获得积分10
20秒前
YY发布了新的文献求助10
23秒前
菘蓝泽蓼完成签到,获得积分10
23秒前
兴奋不弱发布了新的文献求助10
24秒前
25秒前
May发布了新的文献求助10
26秒前
蕊蕊发布了新的文献求助10
28秒前
顾矜的应助被Lee采纳,获得10
28秒前
张张发布了新的文献求助10
29秒前
30秒前
石中酒完成签到 ,获得积分10
30秒前
蟹堡王完成签到,获得积分10
31秒前
独特冬天完成签到,获得积分10
31秒前
蒋畅完成签到 ,获得积分10
31秒前
31秒前
温暖无极完成签到,获得积分10
33秒前
张译尹发布了新的文献求助10
34秒前
34秒前
在水一方的应助被Steve采纳,获得10
35秒前
gzj完成签到,获得积分10
35秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
拉伸高分子熔体中缠结行为的模拟和小角中子散射研究 1080
Encyclopedia of Modern Artificial Intelligence 1000
Особенности технологий и методов информационно-психологических войн СССР с Великобританией и США в период 1939-1953 гг 1000
Das Matthäusevangelium: Kapitel 1:1–17 1000
Analyses de reconnaissances de dettes passées devant les échevins d'Ypres (1249-1291) 600
Cellulose and Cellulose Derivatives: Synthesis, Modification and Applications 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8143613
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9542991
关于积分的说明 21655250
捐赠科研通 7729061
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3422108
关于科研通互助平台的介绍 2547421
邀请新用户注册赠送积分活动 2464908