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Araüjo C.、Juan C。;克里斯蒂安·恩格斯特罗姆;艾迪·沃德布罗

周期衍射光栅中强光路的形状优化。 （英语） Zbl 07620367号

J.计算。物理学。 472，文章ID 111684，20 p.（2023）.
摘要：在寻求开发更快、更可靠的技术的过程中，控制光的传播、限制和发射的能力变得至关重要。导模谐振器和完美吸收器的设计已被证明具有根本重要性。在本项目中，我们考虑了周期性介质板的形状优化，旨在有效地定向光布线，以再现导模谐振器的类似特征。为此，设计目标是最大限度地提高传入波的路由效率。也就是说，目标是促进波沿周期板的传播。具有分段常数和周期折射率介质的亥姆霍兹问题模拟了波的传播，而精确的罗宾-罗宾映射模拟了外部区域。我们提出了一种优化设计策略，该策略包括用有限傅里叶公式表示介电界面，并使用其系数作为设计变量。此外，我们使用了高阶有限元（FE）离散化和双线性超有限插值公式。这种设置允许对设计变量进行显式区分，精确的离散伴随方法从中计算灵敏度。我们详细说明了在准周期离散设置中如何获得灵敏度。该设计策略采用基于梯度的数值优化方法，包括带有回溯线搜索的BFGS准牛顿法。作为一个测试实例，我们给出了所谓的单端口完美吸收器的优化结果。我们测试了各种入射波角度和不同极化的策略。在所有情况下，我们都能高效地实现满足所需标准的高布线效率设计。

MSC公司：

65新元 偏微分方程边值问题的数值方法
78轴 光学和电磁理论的一般主题
7.8亿 光学和电磁理论问题的基本方法

关键词：

形状优化;灯光布线;衍射光栅;散射问题;亥姆霍兹问题
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\textit{J.C.Araüjo C.}等人，J.Compute。物理学。472，文章ID 111684，第20页（2023；Zbl 07620367）
全文： 内政部
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