KNOXVILLE, TN, 12 décembre 2025 /24-7PressRelease/ -- Une nouvelle synthèse publiée dans iOptics démontre comment l'intelligence artificielle (IA) surmonte les principaux défis de la conception des métasurfaces, permettant des applications avancées en optique compacte et en imagerie computationnelle.

Les métasurfaces optiques, avec leurs propriétés ultra-minces et légères, favorisent la miniaturisation et la planarisation des systèmes optiques. Cependant, leur développement, de la conception des cellules unitaires à l'intégration système, fait face à des défis. Un nouvel article de synthèse publié dans iOptics révèle comment l'intelligence artificielle (IA) fournit des solutions pour que la technologie des métasurfaces passe de l'optimisation unitaire à l'intégration au niveau système.

La synthèse, dirigée par le professeur Xin Jin de l'Université Tsinghua, décrit comment l'IA relève les défis à chaque étape de conception. Au niveau de la cellule unitaire, la modélisation substitutive pilotée par l'IA accélère la prédiction de la réponse électromagnétique, tandis que les cadres de conception inverse explorent des espaces de solutions complexes. Les méthodes de conception robustes améliorent la stabilité face aux variations de fabrication.

« Pour l'optimisation des métasurfaces, des méthodes d'IA comme les réseaux de neurones à graphes modélisent les interactions non locales entre les méta-atomes densément empilés », partage Jin. « L'apprentissage multitâche résout les objectifs de performance conflictuels, et l'apprentissage par renforcement permet un contrôle dynamique en temps réel. »

Au niveau système, l'IA fournit un cadre différentiable unifié qui intègre la conception structurelle, les modèles de propagation physique et les fonctions de perte spécifiques à la tâche. « Cette optimisation de bout en bout relie directement la conception des nanostructures aux objectifs d'application finaux, surmontant l'incompatibilité entre la conception des métasurfaces et les algorithmes en aval », ajoute Jin. « L'IA fait évoluer la conception des métasurfaces des méthodes traditionnelles et séquentielles vers une optimisation intelligente, collaborative et au niveau système. »

Notamment, les domaines d'application bénéficiant des métasurfaces pilotées par l'IA incluent les systèmes d'imagerie compacts, les affichages de réalité augmentée/virtuelle (AR/VR), les LiDAR avancés et les systèmes d'imagerie computationnelle.
La synthèse identifie également les futures orientations de recherche, notamment le développement de méthodes d'IA intégrées à la théorie électromagnétique, la création d'architectures unifiées pour la conception multi-échelle et l'avancement des plateformes photoniques adaptatives.

Références
DOI
10.1016/j.iopt.2025.100004

URL de la source originale
https://doi.org/10.1016/j.iopt.2025.100004

Informations sur le financement
Ce travail est soutenu en partie par le Programme scientifique et technologique de Shenzhen sous la subvention JCYJ20241202123921029 ; en partie par la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine sous la subvention 62131011 et en partie par le projet clé majeur du PCL sous la subvention PCL2023A10–3.

Journal
iOptics

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