論文の概要: Inverse Design of Metasurface based Absorbers using Physics Guided Conditional Diffusion Models

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.19611v1
• Date: Tue, 19 May 2026 09:51:38 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-20 15:03:09.262776
• Title: Inverse Design of Metasurface based Absorbers using Physics Guided Conditional Diffusion Models
• Title（参考訳）: 物理誘導条件拡散モデルを用いた地表面吸収体の逆設計
• Authors: Vineetha Joy, Jamshed Palai, Satwik Sahoo, Anshuman Kumar, Amit Sethi, Hema Singh,
• Abstract要約: 特定の電磁応答に対する準曲面の逆設計には、厳密なスペクトル制約を満たす測度を生成する必要がある。 準曲面吸収体の逆設計のための物理誘導条件品質向上拡散フレームワークを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.875818256586011
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Inverse design of metasurfaces for specific electromagnetic responses requires generating geometries that satisfy stringent spectral constraints while maintaining manufacturability. Conventional design methodologies rely on iterative optimization routines using full wave simulations, which become extremely time consuming and computationally intensive for large design spaces. In addition, commonly employed generative approaches often exhibit limited conditional fidelity and the generated designs often contain fine or irregular features that are impractical to fabricate. In this regard, we propose a physics guided condition quality enhanced diffusion framework for the inverse design of metasurface based absorbers. Here, the conditioning information consisting of target reflection characteristics is integrated into the model using feature wise linear modulation (FiLM). Furthermore, to enforce adherence to target spectra, a pre trained surrogate EM simulator is embedded into the framework introducing physics aware regularization through spectrum level loss functions. The efficiency of the proposed model is demonstrated by generating practically realizable metasurfaces for different types of reflection characteristics in the frequency range of 2 to 18 GHz. The proposed framework achieves an average spectral mean squared error of 0.0006 and band alignment accuracy of 0.958 between the target spectra and the spectra produced by the generated designs, demonstrating high conditional accuracy. In addition, the model generates multiple geometries for the same condition, thereby providing diverse design alternatives to the engineer. The proposed model produces the suitable design in approximately 30 seconds, whereas the conventional approach can take several months under comparable computational resources. The efficiency of the model is also established via experimental measurements.
• Abstract（参考訳）: 特定の電磁応答に対する準曲面の逆設計には、製造性を維持しながら、厳密なスペクトル制約を満たす測度を生成する必要がある。 従来の設計手法は、完全な波動シミュレーションを使った反復的な最適化ルーチンに依存しており、これは大規模な設計空間において非常に時間がかかり、計算集約的になる。 加えて、一般的に用いられる生成手法は条件の忠実度が制限されることが多く、生成した設計には製造に適さない細かな特徴や不規則な特徴が含まれることが多い。 本稿では, 準曲面吸収体の逆設計のための物理誘導条件品質向上拡散フレームワークを提案する。 ここでは、目標反射特性からなる条件付け情報を特徴量線形変調(FiLM)を用いてモデルに統合する。 さらに、目標スペクトルへの付着を強制するために、予め訓練された代理EMシミュレータを、スペクトルレベル損失関数による物理認識正則化を導入したフレームワークに組み込む。 提案モデルの有効性は,周波数範囲2～18GHzの異なる反射特性に対して,現実的に実現可能な準曲面を生成することによって実証される。 提案手法は, 平均スペクトル平均2乗誤差0.0006, 目標スペクトルと生成したスペクトルとのバンドアライメント精度0.958を実現し, 条件精度が高い。 さらに、同じ条件で複数のジオメトリを生成し、それによってエンジニアの多様な設計代替品を提供する。 提案したモデルでは,30秒程度で適切な設計が可能であるのに対して,従来の手法では計算資源に匹敵する数ヶ月を要することがある。 モデルの効率性も実験によって確立されている。

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