基于遗传算法的超材料吸收器逆向设计研究

通过MATLAB编码图案控制Computer Simulation Technology (CST) Microwave Studio计算模拟软件,针对电磁超材料吸收器正向设计只能基于规则图案的现状,采用遗传算法对超材料吸收器进行逆向设计研究.以自动仿真为基础,用CST计算随机不同的初始图形结果,然后在遗传算法中迭代优化,不断用CST计算新出现图形的吸收率,最后优化出吸收率高的吸收器.首先进行单目标遗传算法优化设计吸收器,结果表明,在各个太赫兹波段,最高吸收峰的吸收率均大于96%,次高峰大于94%,平均吸收率均大于87%.然后进行多目标遗传算法优化设计,不再局限于一个单独的吸收率指标,能够加上如非目标波段的低吸收率的性能指标,实现单频吸收的功能.     

基于相变材料GST的红外隐身多层膜设计与光谱性能研究

为了实现在不同背景温度条件下的红外隐身, 需要研究具有可调发射率的红外隐身材料. 此外, 多波段兼容隐身技术在现代军事和科技中具有重要的研究价值. 本文设计了一种利用单一多层膜结构实现多光谱可调谐的超材料吸收器. 利用Ge2Sb2Te5 (GST)相变材料的晶态和非晶态不同属性, 该结构实现了在大气窗口8~13 μm波长范围内最大吸收率吸收从94.93%到9.19%的可控变化. 而且通过控制中间态, 结构对电磁波的吸收率可以实现连续变化. 同时, 该结构具有基于干涉效应的可调结构色, 通过改变顶层薄膜的厚度, 器件的颜色可以发生变化. 因而同时实现了在红外及可见光两个波段对电磁波的独立调控功能. 该超材料吸收器具有红外-可见光兼容隐身的潜在应用.