論文の概要: Inverse Design of Realizable Metasurface based Absorbers using Improved Conditioning and Diversity Enhanced Progressively Growing GANs
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.05849v1
- Date: Thu, 04 Jun 2026 08:25:54 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-05 22:39:44.645771
- Title: Inverse Design of Realizable Metasurface based Absorbers using Improved Conditioning and Diversity Enhanced Progressively Growing GANs
- Title(参考訳): 改良コンディショニングと多様性向上GANを用いた実現可能な準曲面吸収体の逆設計
- Authors: Vineetha Joy, Mohammad Abdullah, Pramit Pal, Anshuman Kumar, Amit Sethi, Hema Singh,
- Abstract要約: 準曲面は、ビームステアリング、センシング、ステルス技術などの応用のための電磁波の精密な操作を可能にする。
本稿では,連続スペクトル制約下での制御可能かつ物理的に一貫した準曲面合成のための生成的逆設計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): 5.799425679666669
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Metasurfaces enable precise manipulation of electromagnetic waves for applications such as beam steering, sensing, and stealth technology. However, inverse design of metasurfaces with targeted EM responses remains challenging due to the computational expense of iterative full wave simulation driven optimization and the limited conditioning fidelity and diversity of existing generative approaches. To address these challenges, this paper presents a generative inverse design framework for controllable and physically consistent metasurface synthesis under continuous spectral constraints. The proposed approach employs a progressively growing Wasserstein generative adversarial network with gradient penalty integrated with feature wise linear modulation based conditioning for stable propagation of continuous spectral and fabrication constraints. EM consistency is embedded directly into the generative learning process through a surrogate assisted spectral alignment loss, enabling physics constrained generation during training. Further, a determinantal point process based diversity regularization strategy is incorporated to generate geometrically diverse yet spectrally consistent realizations for the same target response. The effectiveness of the proposed framework is demonstrated through the generation of practically realizable metasurface absorbers exhibiting diverse reflection characteristics in the frequency range of 2 to 18 GHz. EM simulations validate that the generated designs meet the target specifications with high accuracy. The final proposed framework achieved an average mean squared error of 0.0052, diversity score of 0.8730, band alignment accuracy of 0.8533, and a valid EM design generation percentage of 89.57, clearly demonstrating its capability to generate highly accurate, diverse, electromagnetically consistent and fabrication realizable metasurface configurations.
- Abstract(参考訳): 準曲面は、ビームステアリング、センシング、ステルス技術などの応用のための電磁波の精密な操作を可能にする。
しかし, EM応答を目標とした準曲面の逆設計は, 繰り返し完全波動シミュレーションによる最適化の計算コストと, 既存の生成手法の条件の忠実度と多様性が制限されているため, 依然として困難である。
これらの課題に対処するために, 連続スペクトル制約下での制御可能かつ物理的に一貫した準曲面合成のための生成的逆設計フレームワークを提案する。
提案手法は, スペクトル・製造制約の安定な伝播のために, 機能的線形変調に基づく条件付き勾配ペナルティ付きワッサーシュタイン生成逆数ネットワークを段階的に拡張した。
EM一貫性は、サロゲート支援スペクトルアライメント損失を通じて生成学習プロセスに直接組み込まれ、トレーニング中の物理制約付き生成を可能にする。
さらに、決定点プロセスに基づく多様性正規化戦略を導入し、同じターゲット応答に対して幾何学的に多様であるがスペクトル的に一貫した実現を生成する。
提案手法の有効性は、2GHzから18GHzの周波数範囲で様々な反射特性を示す実用的に実現可能な準曲面吸収器の生成によって実証される。
EMシミュレーションは、生成された設計がターゲット仕様に高い精度で適合していることを検証する。
最終提案されたフレームワークは平均2乗誤差0.0052、ダイバーシティスコア0.8730、バンドアライメント精度0.8533、有効EM設計生成率89.57を達成し、高度に正確で、多様性があり、電磁的に整合性があり、実現可能な準曲面構造を生成する能力を明らかにした。
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