A Design Method of Two-Dimensional Subwavelength Grating Filter Based on Deep Learning Series Feedback Neural Network

栅栏 人工神经网络 计算机科学 系列(地层学) 占空比 滤波器(信号处理) 算法 光学 人工智能 物理 计算机视觉 量子力学 生物 古生物学 功率(物理)
作者
Guo Jun-hua,Yingli Zhang,Shuaishuai Zhang,Changlong Cai,Haifeng Liang
出处
期刊:Sensors [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:22 (20): 7758-7758 被引量:3
标识
DOI:10.3390/s22207758
摘要

Subwavelength grating structure has excellent filtering characteristics, and its traditional design method needs a lot of computational costs. This work proposed a design method of two-dimensional subwavelength grating filter based on a series feedback neural network, which can realize forward simulation and backward design. It was programed in Python to study the filtering characteristics of two-dimensional subwavelength grating in the range of 0.4-0.7 µm. The shape, height, period, duty cycle, and waveguide layer height of two-dimensional subwavelength grating were taken into consideration. The dataset, containing 46,080 groups of data, was generated through numerical simulation of rigorous coupled-wave analysis (RCWA). The optimal network was five layers, 128 × 512 × 512 × 128 × 61 nodes, and 64 batch size. The loss function of the series feedback neural network is as low as 0.024. Meanwhile, it solves the problem of non-convergence of the network reverse design due to the non-uniqueness of data. The series feedback neural network can give the geometrical structure parameters of two-dimensional subwavelength grating within 1.12 s, and the correlation between the design results and the theoretical spectrum is greater than 0.65, which belongs to a strong correlation. This study provides a new method for the design of two-dimensional subwavelength grating, which is quicker and more accurate compared with the traditional method.
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