“AI+光學”碰撞出新“火花”!4月3日，中國科學院西安光機所傳來消息，該所超快光科學與技術全國重點實驗室范文慧研究員及其團隊在太赫茲超表面逆向設計領域取得新進展。團隊提出了一種融合物理機制分析與深度學習算法的逆向設計策略，有望據此研制出“神奇”新材料，用于通信、生物醫學成像等領域。

　　超表面是一種人工設計的二維超薄材料，由大量亞波長尺寸的微納結構單元組成;太赫茲波是介于微波和紅外光之間的電磁波，具備穿透性、高分辨率、安全性高等特性。“將超表面技術應用于太赫茲頻段，旨在突破傳統太赫茲器件的限制。這在無損檢測、生物醫學成像、高速通信芯片等領域應用前景廣闊。”范文慧說。

　　然而，傳統超表面設計方法大多是正向思維，即通過不同結構單元排列組合得到材料，再看材料能夠實現何種功能。這個方法長期依賴人工經驗與試錯策略，存在結構設計單一、效率低、計算資源消耗大等問題。

　　范文慧介紹，近年來，隨著人工智能興起，根據目標性能倒推材料所需結構的逆向設計方法受到廣泛重視。但是，基于深度學習的方法仍依賴于復雜算法和大量數據訓練，限制了其實際應用。

　　“經過反復攻關，我們提出了一種融合物理機制分析與深度學習算法的逆向設計策略，降低了對訓練數據的需求，減少了迭代次數。在減少70%數據‘投喂’的情況下，設計效率和準確性仍得到了提升。”范文慧說。該研究成果為多功能超表面的高精度逆向設計提供了有效解決方案，有望打造更多的“神奇”新材料。相關研究成果發表于光學類國際權威期刊《納米光子學》。

　　據了解，范文慧帶領的太赫茲光子學與表面微納智造團隊長期深耕于超寬頻譜太赫茲波產生與探測、超快太赫茲波譜成像與應用、太赫茲頻段超材料與超表面功能器件等領域，取得了系列研究成果。

　　(記者 霍強)