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龙图腾网获悉华中科技大学申请的专利一种三维光子器件的逆向设计方法及系统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：CN116300067B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-31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：202310170862.8，技术领域涉及：G02B27/00；该发明授权一种三维光子器件的逆向设计方法及系统是由刘世元;朱金龙;张楚苗设计研发完成，并于2023-02-27向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种三维光子器件的逆向设计方法及系统在说明书摘要公布了：本发明公开了一种三维光子器件的逆向设计方法及系统，属于光子器件设计优化技术领域；本发明对物理场仿真模型以柱体体素为单元进行网格划分，通过单元的高度分布来表征器件的折射率情况，仅需要最小化光场强度与预设强度阈值的差异、以及当前的光场分布与对应预设分布阈值的差异，即可得到最优的高度分布，可以有效避免常规逆向设计中易出现的上下层孔洞错位、边缘歪斜等情况，更容易实现精准制造。另外，本发明中的网格可以根据需要进行划分，其大小可以任意选择以适应特定光子器件制造技术的分辨率。除此之外，本发明在每次迭代中均使用相同的网格划分，大大减少了优化时间，可以应用于不同波长的自由空间和集成光子器件的可制造设计。

本发明授权一种三维光子器件的逆向设计方法及系统在权利要求书中公布了：1.一种三维光子器件的逆向设计方法，其特征在于，包括以下步骤： S1、对三维光子器件建立物理场仿真模型，对所述物理场仿真模型以柱体体素为单元进行网格划分，并对每一个单元的密度变量进行初始化；所述单元的密度变量为单元高度的归一化表示； S2、分别对每一个单元的密度变量依次进行密度过滤和投影计算，并将每一个单元的密度变量设置为对应的投影结果； 采用近似Heaviside投影函数对密度过滤后的密度变量进行离散投影计算；第i个单元所对应的投影结果为： 其中，为第i个单元的密度变量经过密度过滤后的结果；β为离散控制参数；η为投影阈值； S3、采用所述物理场仿真模型获取当前的光场强度和分布，判断是否满足迭代截止条件，若是，则基于每一个单元的当前密度变量，得到各单元的最优高度分布，操作结束；否则，分别对每一个单元的密度变量进行更新，并转至步骤S2进行迭代；其中，所述迭代截止条件包括：当前的光场强度与预设强度阈值的差异达到第一预设值、且当前的光场分布与对应预设分布阈值的差异达到第二预设值； 在每一次迭代过程中，通过最小化投影代价函数获得的当前迭代下的投影阈值η； 所述投影代价函数的表达式为： 其中，Ni为在第i个单元周围半径为R的范围内的所有单元的序号集；R为预设半径；vj为第j个单元体积。

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