基于人工神经网络中红外超构透镜的设计研究
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国家留学基金委资助项目(No.202409440003);河南省科技厅科技攻关项目(No.232102211081);河南省重点研发项目(No.231111220500);国家自然科学基金面上项目(No.62477043);河南省科技研发计划联合基金项目(No.225200810071);河南省重大科技专项项目(No.231100220800)资助。


Research on achromatic metalens in mid infraredband based on artificial neural networks
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    摘要:

    基于人工神经网络设计了一款中红外波段的消色差超构透镜,其工作波段为36~38μm,设计焦距为250μm。在工作波段内采样20个频率点进行仿真,得到平均焦距为22758μm,平均聚焦效率为819。超构单元衬底为二氧化硅,介质材料为两块纳米硅砖的组合,利用共振相位和几何相位实现超构单元的相位调控。训练后的人工神经网络可以利用超构单元任意的结构参数组合预测出对应的相位响应,网络模型的训练损失为254×10-5,使用该模型进行相位响应的实部和虚部预测时间低于02秒,该工作为消色差超构透镜的设计研究提供了新的设计思路。

    Abstract:

    A chromatic aberration metalens with ideal focal length of 250μmat the mid infrared band 3.6~3.8μmis designed based on artificial neural networks method.Sample of 20 frequency points at the working band are collected,and an average focal length of 227.58μmand an average focusing efficiency of 8.19% are obtained.The substrate of the meta unit is silicon dioxide,and the dielectric unit is a combination of two nano silicon bricks.The phase control of the meta unit is achieved based on resonance phase and geometric phase.The trained artificial neural network can use any structural parameters of the meta unit to predict the corresponding phase response.The training loss of the network model is 2.54×10 -5,and the prediction time of the real and imaginary parts of the phase response is less than 0.2 seconds under this model.This work provides a novel design approach fora new idea for the research and development of achromatic meta lenses.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

张晓冬,吴鑫鹏,朱雪,刘若涵,姜利英.基于人工神经网络中红外超构透镜的设计研究[J].激光与红外,2026,56(2):274~283
ZHANG Xiao-dong, WU Xin-peng, ZHU Xue, LIU Ruo-han, JIANG Li-ying. Research on achromatic metalens in mid infraredband based on artificial neural networks[J]. LASER & INFRARED,2026,56(2):274~283

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  • 最后修改日期:2025-06-18
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  • 在线发布日期: 2026-02-10
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