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龙图腾网获悉北京大学申请的专利一种多功能涡旋光生成器的设计方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN116300071B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-19发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202310261328.8，技术领域涉及：G02B27/00；该发明授权一种多功能涡旋光生成器的设计方法是由方哲宇;彭璞;刘正昌设计研发完成，并于2023-03-17向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种多功能涡旋光生成器的设计方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种多功能涡旋光生成器的设计方法，基于光学需求，通过深度神经网络反向设计超构表面的纳米结构，在超构表面的反射光中获得多功能涡旋光。该方法设计灵活，可以根据所需波长、偏振态和拓扑荷，快速完成超构表面的设计，生成所需多功能涡旋光。相较于单一功能的涡旋光生成器，本发明方法借助深度学习实现了单个器件的多功能集成，利于开发涡旋光潜在的无穷维希尔伯特空间，大大促进涡旋光在信息光学领域的应用，推动涡旋光在光子芯片和量子光学等前沿领域的应用。相较于传统的反向设计方法，本发明方法可以在短时间内生成大量的多功能涡旋光，极大减少了计算资源和计算时间的消耗，打开了将涡旋光的优势特性开发到最大程度的可能性。

本发明授权一种多功能涡旋光生成器的设计方法在权利要求书中公布了：1.一种多功能涡旋光生成器的设计方法，所述多功能涡旋光生成器是由大量不同的纳米结构组成的超构表面，该超构表面的设计包括以下步骤： 1）根据所需生成涡旋光的工作波长，结合器件制备工艺，确定涡旋光生成器的整体尺寸、组成单元的单元周期以及纳米结构的最小尺寸，并根据上述条件确定生成纳米结构的几何约束条件，完成纳米结构的参数化；其中，所述组成单元的单元周期设置在亚波长尺度，所述纳米结构为V形纳米结构，其几何结构被参数化为4个量w1,w2,a,b，其中：w1,w2为组成V形的两个纳米棒的长度，a为两个纳米棒夹角的角平分线的方位角，b为两个纳米棒的夹角； 2）根据多功能涡旋光生成器的功能确定不同偏振通道涡旋光的偏振态与拓扑荷，进一步完成多功能涡旋光生成器所对应的相位剖面设计，而后根据不同偏振通道涡旋光对应的相位剖面，确定超构表面不同位置处纳米结构所需要满足的光学性质； 3）通过深度神经网络构造人工智能算法平台，而后利用此算法平台寻找到步骤2）中所需具有特定光学性质的纳米结构，完成超构表面设计；所述人工智能算法平台由正向神经网络和反向神经网络构成，其中正向神经网络根据纳米结构的几何参数预测其具有的光学性质，而反向神经网络则根据纳米结构所需具有的光学性质反向生成满足条件的结构几何参数；该步骤包括：构建数据集：先随机生成纳米结构的几何结构参数，并通过时域有限差分方法进行数值模拟，获取纳米结构对应的光学响应数据，所述光学响应包括工作波长下复用偏振态对应反射光的振幅与相位数据，光学响应数据与纳米结构的几何参数数据共同组成数据集；通过数据集训练正向神经网络，构造从纳米结构几何参数到反射光振幅以及相位数据的正向预测模型；将完成训练的正向神经网络缀在反向神经网络后，并以数据集训练反向神经网络，构建从光学响应数据到纳米结构几何参数的反向生成模型；训练好的反向神经网络根据目标多功能涡旋光的相位剖面，逐一生成超构表面不同空间位置处纳米结构对应的几何参数，从而完成超构表面设计；其中，在训练神经网络时利用相位的正弦与余弦值作为输入和输出的相位数据； 4）利用步骤3）中构建的算法平台获得超构表面的光学响应数据，评估器件性能。

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