超构表面一般由亚波长共振单元构成，能够在亚波长尺度上对入射光场进行灵活调控，是构建轻量化与紧凑型光学系统的重要途径。传统的超构表面设计方法依赖结构单元局部周期分布的假设，当单元尺寸变化较大时，近场电磁耦合会导致器件性能显著下降。基于伴随优化的逆向设计虽能克服这一问题，但现有方法在不同类型超构器件的设计中缺乏统一性：伴随激励源必须依据具体目标场单独构造，不仅增加了设计流程的复杂度，而且在远距离或离轴目标下还会带来计算域膨胀与传播误差积累等困难。为此，本文构建了一种以相位调控机制为核心的超构器件通用伴随优化方法。该方法的核心在于建立了一个梯度-结构映射模型，将复数域的伴随梯度转化为物理可实现的结构更新量，从而在结构扰动与相位响应之间确立了稳定的迭代关系，最终实现对器件表面相位的逐点精确调控。其中伴随仿真始终采用单个电偶极子激励，无需针对不同设计任务重新构建伴随源；不同功能需求的差异完全通过结构更新映射的调整来实现，从而使该方法能够在统一仿真模型下高效处理多类型波前调控任务。在此基础上，完成了多类超构器件的数值设计验证。二维纳米柱超透镜实现了接近衍射极限的聚焦性能，衍射效率为 83.9%；基于线性相位梯度的超光栅实现了 30° 的输出偏折，+1 级衍射效率为 72.4%；设计的双焦点透镜汇聚效率达到 67.2%；全息超表面能够清晰重建中空三角形图案，对应能量集中度约为 60.3%。结果表明，所提出方法具有伴随源构建简单、计算效率高、结构类型适应性强等优势，可在统一框架下高效完成不同类型超构器件的逆向设计，为超构表面在成像、波前工程、紫外探测等领域的深入应用提供了一种可行方案。
Zhang et al. (Thu,) studied this question.