[发明专利]一种超材料单元结构的推演方法和装置

说明书

【技术领域】

本发明涉及超材料领域，尤其涉及一种超材料单元结构的推演方法和装置。 

【背景技术】

超材料的设计与应用远超出一般材料，其复杂性和大规模数据的级别比一般材料高出几个数量级。 

超材料所提供的特殊功能，都是取决于它异常复杂的单元结构，每个超材料单元结构由一个参数组来定义，每个参数组包含多个属性参数，例如超材料单元结构的长、宽、高、厚度、介电常数、材料材质等。其电磁响应参数是多维的，每改变一个属性参数都将改变其最终的电磁响应函数，如何寻找最佳的超材料单元结构属性参数，使它的电磁响应函数符合超材料的目标电磁响应函数，是全球科研人员一直在努力探索的。 

传统的超材料单元结构体设计方法是，通过手动逐一改变每个单元结构的属性参数，测试某一频率的电磁波通过该单元结构后的电磁响应函数，并与目标电磁响应函数进行对比，如此不断循环，最终找到与目标电磁响应函数最为相近的超材料单元结构属性参数。调整属性参数是一项非常耗时的步骤，为了达到超材料设计的超高要求和特殊的电磁响应函数，超材料单元结构参数的微调单位可能达到毫米级，甚至微米级、纳米级，同时每个超材料可能包括上万甚至上亿个这样的超材料单元结构，其工作量可想而知。 

传统的超材料设计方法对人力、物力、时间都有极大的要求，如何缩短时间对提高超材料设计效率有着至关重要的作用。 

【发明内容】

本发明针对现有技术，只能通过手动调节超材料单元结构，而导致低效率的缺陷，提供了一种超材料单元结构的推演方法。 

本发明提供一种超材料单元结构的推演方法，单元结构属性由一组几何 参数来定义，方法包括以下步骤： 

S1：预设单元结构的几何参数的数值范围； 

S2：在预设的数值范围内，选择多个试验点，每个试验点对应一组几何参数值； 

S3：预设单元结构对应的适应度函数； 

S4：采用自适应重要性采样方法，在几何参数空间搜索最优参数值，使得适应度函数最大。 

在本发明的超材料单元结构推演方法中，在步骤S2具体包括：在预设的数值范围内，采用正交试验设计原理选择多个试验点，每个试验点对应一组单元结构的几何参数。 

在本发明的超材料单元结构推演方法中，适应度函数表示为 

y(g)=1|S(g)-Starget|;]]>

其中，g表示单元结构几何参数，S(g)表示单元结构几何参数g所对应的电磁响应参数值，S_target为目标电磁响应参数值。 

在本发明的超材料单元结构推演方法中，适应度函数表示为： 

y(g)=1|S(g)-Starget|2;]]>

其中，g表示单元结构几何参数，S(g)表示单元结构几何参数g所对应的电磁响应参数值，S_target为目标电磁响应参数值。 

在本发明的超材料单元结构推演方法中，目标函数为常数。 

在本发明的超材料单元结构推演装置中，单元结构由一组几何参数来定义，推演装置包括：