سرفصل پیشنهادی دوره
طرح آغازین، نه عنوان فصلِ فهرست فارسی مدرس را با فصل ۱۰ درخواستی، هوش مصنوعی و فراسطوح، ترکیب می‌کند. PDF سه صفحهٔ فهرست دارد، نه متن کامل فصل‌ها. عنوان‌های انگلیسی و پیشنهاد آزمایش اولیه موقت‌اند؛ فهرست موضوعی بعدی مدرس، محدوده و ترتیب نهایی را تعیین می‌کند.
مخاطب و پیش‌نیاز¶
دانشجوی تحصیلات تکمیلی برق، الکترومغناطیس، فوتونیک و رشتهٔ مرتبط. آمادگی پیشنهادی: ماکسول، فازور، موج تخت، شرایط مرزی، جبر خطی و پایتون مقدماتی. مرور کوتاه می‌تواند با نخستین بررسی همراه شود.
نتیجهٔ یادگیری¶
دانشجو مسئلهٔ پراکندگی فراسطح را صورت‌بندی، مدل ورقه یا تمام‌موج مناسب را انتخاب، پاسخ را با قید فیزیکی طراحی و شواهد عددی و تجربی را نقادانه ارزیابی می‌کند.
نقشهٔ فصل‌ها¶
| فصل | عنوان کاری بر پایهٔ فهرست مدرس | کار محاسباتی پیشنهادی یا موجود |
|---|---|---|
| ۱ | آشنایی با فراسطوح و مفاهیم پایه | مدل ورقهٔ تحلیلی اجراشده، دامنه و فاز و توان، کانال الکتریکی و مغناطیسی‌مانند، بقا و محدودیت |
| ۲ | موج الکترومغناطیسی و برهم‌کنش با فراسطح | فرنل، میدان، لایه، جونز و ورقهٔ اجراشده؛ مرورگر چهار‌بخشی؛ جذب همدوس و بازیابی محافظت‌شده |
| ۳ | طراحی و شبیه‌سازی سلول واحد | حل‌گر TE ریج، بررسی تحلیلی و RCWA، کتابخانهٔ مختلط، میدان و انتخاب فاز مقید |
| ۴ | ساختار تناوبی، فلوکه و مرتبهٔ پراش | نقشهٔ کانال، مرورگر، مثال و طرح اعتبارسنجی درگاه تناوبی |
| ۵ | سنتز فراسطح | انحراف تمام‌موج، کتابخانهٔ گسترده، کانون خطی اسکالر، جونز و فاز هندسی و طرح‌های بعدی |
| ۶ | مدل‌سازی عددی و روش شبیه‌سازی | لایهٔ FDFD اجراشده، همگرایی شبکه و دامنه، نمودار میدان و خطا، صفحهٔ فاز و مقایسهٔ هارمونیکی RCWA |
| ۷ | فراسطوح فعال، تنظیم‌پذیر و هوشمند | طرح توسعه: پاسخ وابسته به بایاس یا حالت و قید تنظیم |
| ۸ | کاربردهای نوظهور مهندسی مخابرات | طرح توسعه: کنترل باریکه و عملکرد سامانه |
| ۹ | ماده، ساخت و روش اندازه‌گیری | طرح توسعه: تحمل، پردازش دادهٔ اندازه‌گیری و عدم‌قطعیت |
| ۱۰ | هوش مصنوعی و فراسطوح | دادهٔ فیزیکی، جانشین، طراحی معکوس، عدم‌قطعیت و بررسی تمام‌موج آینده |
روش‌های فصل ۶ می‌توانند زودتر، موازی دوره تدریس شوند تا عادت بررسی پیش از کتابخانه شکل بگیرد. فصل‌های ۷ تا ۹ در متن اولیه فقط عنوان دارند و جزئیات باز است. فصل‌های ۷ تا ۹ در هیچ‌یک از دو زبان متن کامل ندارند؛ جدول بالا ترجمهٔ همان طرح موجود است.
فصل ۱: مبانی¶
فصل، شش مثال، آزمایشگاه و دفترچه، مرز، مقیاس، ضریب مختلط، تداخل، پاسخ الکتریکی و مغناطیسی، سلسلهٔ مدل و شاهد را می‌سازند. مرورگر ورقهٔ متقابل بی‌اتلاف را مستقیم و آفلاین حساب می‌کند.
مدل دو‌درگاهی، امپدانس برابر، تابش عمودی، یک قطبش و فقط آینه‌ای فرض می‌کند. حد تحلیلی، یکانی بودن کامل، توان دوطرفه، رابطهٔ الکتریکی مستقل، پالایش مشتق و ورودی بررسی شده‌اند؛ هندسه و اعتبارسنجی تجربی یا تمام‌موج ندارد. به فصل‌های ۳ و ۵ پیوند دارد. مرور و پروژه هشت پاسخ، معیار، واژه‌نامه و برگهٔ گزارش دارد. شماتیک هندسه و درگاه و مثال تأخیر و شار یک ردیف تمام‌موج، تفاوت شواهد را روشن می‌کنند. فصل ۲ مرز را با جزئیات شرح می‌دهد و فصل ۶ بررسی عددی اجراشده‌ای ارائه می‌کند.
فصل ۲: موج، مرز و ورقه¶
فصل، نه مثال، مرور، آزمایشگاه و دفترچه، ماکسول و فازور، شار، قطبش، فرنل، اوانسنت، لایهٔ همدوس، پراکندگی، ورقه و مدار معادل را با شماتیک و شش نمودار، بر پایهٔ پیش‌بینی توسعه می‌دهند.
مرورگر آفلاین مرز، لایه، قطبش و تحلیل‌گر و ورقه را حل می‌کند. بروستر و بحرانی، شار مستقل، معادلهٔ مرزی مستقل لایه، تقابل و یکانی و غیرفعال بودن توانی، همانی جونز، جذب دو باریکه و قید پیوستگی و مرجع بازیابی بررسی شده‌اند. مدل تخت دقیقِ محدود است؛ هندسهٔ نقش‌دار یا تجربه نیست. فصل ۶ پس از مبانی، روش‌های عددی را توسعه می‌دهد.
فصل ۳: سلول واحد¶
فصل، شش مثال، آزمایشگاه و دفترچه، RCWA اصیل یک‌بعدی TE و ۵۰ عرض دی‌الکتریک را می‌سازند. مرورگر پاسخ ذخیره و هدف ممکن یا ناموفق را گزارش می‌کند. بستهٔ منبع، حل‌گر، محیط، دفترچه، داده و کنترل را حفظ می‌کند.
حد مرز و لایه، پالایش هر عرض، شش بررسی مرتبهٔ بالاتر، تقارن و میدان چندمرتبه و هشت مقایسه با grcwa موجودند. مرجع یک طول موج و تابش، مادهٔ ثابت بی‌اتلاف و پوشش فاز ناقص دارد. FEM/FDTD، ارتفاع بیشتر و همسایهٔ متغیر طرح‌اند. در مسیر موجود ابتدا قرارداد کانال فصل ۴، سپس دامنهٔ فصل ۳ و سنتز فصل ۵ مفید است؛ روش بررسی فصل ۶ همراه کار می‌آید.
فصل ۴: تناوب و پراش¶
فصل، مثال، آزمایشگاه و دفترچه، فاز بلوخ، مرتبه، قطع، افت اوانسنت، کانال محیط‌وابسته و مخرج توان را توسعه می‌دهند. آرایهٔ متناهی، جهت گسسته را به لوب زاویه‌ای و مثال مستطیلی شرط دوبعدی را معرفی می‌کند.
مرورگر پایتون نمی‌خواهد. دفترچه کنترل مرز و اسلایدر اختیاری دارد. مسیر تمام‌موج از مرز تخت به توری و شش ستون اختیاری می‌رود؛ این مراحل خاص هنوز طرح منتظر اجرا و همگرایی‌اند.
فصل ۵: سنتز¶
فصل، هفت مثال، آزمایشگاه، انحراف و جبهه‌موج، هدف را به هندسه و بررسی وصل می‌کنند. کتابخانهٔ ارتفاع مشترک ۱۶۱ عرض، چهار ابرسلول شش‌ریجی محدود، گسترش‌یافته، یکسان و معکوس را پشتیبانی می‌کند. پالایش، تعبیهٔ اولیه، آینه و grcwa همراه توان مرتبه‌ای‌اند؛ مرورگر دادهٔ ذخیره‌شده را نشان می‌دهد.
تمرکز، کانون استوانه‌ای اسکالر با کنترل مستقل پنجره و شبکه است. قطبش، جونز تحلیلی با کنترل فاز هندسی و تبدیل است. هیچ‌کدام فلزنس متناهی تمام‌موج یا پاسخ برداری ریج TE نیست. روش مستقل، قطعهٔ متناهی، پاشندگی، هولوگرام و مقاومت هنوز طرح‌اند.
فصل ۶: روش‌های عددی و شبیه‌سازی¶
فصل، شش مثال و خودآزمایی، آزمایشگاه تعاملی و دفترچهٔ اجراشده باقیماندهٔ دستگاه، پایستگی گسسته، همگرایی کمیت و اختلاف مدل را جدا می‌کنند. چهار شکل اصیل و کاوشگر آفلاین دوزبانه ریزسازی، میدان، خطای مرز، اشتباه صفحهٔ فاز و همگرایی هارمونیک را نشان می‌دهند.
هسته، لایهٔ پارامتری FDFD در تابش عمودی با ضریب حقیقی و محیط بیرونی برابر است که با لایهٔ دقیق مستقل فصل ۲ سنجیده می‌شود. خانوادهٔ عددی با RCWA فرق دارد، فقط برای هندسهٔ لایه. مراحل FEM/FDTD، سلول نقش‌دار بین‌روشی، قطعهٔ محدود و عدم قطعیت ماده صریحاً طرح اجرا‌نشده‌اند. فصل‌های ۷ تا ۹ طرح سرفصل می‌مانند.
فصل ۱۰: هوش مصنوعی و فراسطوح¶
فصل، مثال‌ها و آزمایشگاه برای بازبینی مدرس آماده‌اند:
صورت‌بندی: پاسخ مستقیم، هندسهٔ معکوس و بهینه‌سازی جانشین جدا؛ هدف فیزیکی و قید ساخت پیش از مدل.
داده: نسخهٔ هندسه، پاشندگی، قطبش، تابش، تنظیم حل‌گر و همگرایی؛ تقسیم بدون نشت طیف یا هندسهٔ نزدیک.
جانشین: مبنای ساده و سپس شبکه روی تقسیم یکسان؛ نمایش مختلط یا تناوبی به‌جای فاز پیچیدهٔ اسکالر.
وارون: بهینه‌ساز کران‌دار متعارف در برابر جانشین؛ عدم‌یکتایی و مولد بعد از مبنا.
فیزیک و عدم‌قطعیت: حساب توان، تقابل یا تقارن لازم، بیرون آموزش و حساسیت ساخت.
بررسی مستقل: حل همگرا، خطای پاسخ، موفقیت هدف، هزینهٔ کل داده و آموزش و بررسی و محدودیت.
پروژهٔ نهایی پیشنهادی، جانشین کتابخانهٔ معتبر، پیشنهاد طرح و آزمون مستقل است. پایلوت تکمیل‌شده دادهٔ ورقهٔ تحلیلی مصنوعی و مقایسهٔ بازیابی، درون‌یابی، کرنل و شبکهٔ کوچک دارد. چهار مرحله از تحلیلی به دادهٔ تمام‌موج، وارون مقید و فعال می‌روند. داده، حل‌گر و ارزیابی مراحل بعد هنوز باید انتخاب شوند.
الگوی ماژول بازاستفاده‌پذیر¶
پرسش و پیش‌بینی: مدل چه چیزی را آشکار کند؟
پل نظری: حداقل مفهوم و پیوند درس همراه.
دفترچه: پارامتر فیزیکی و عددی با واحد.
بررسی: حد تحلیلی، همگرایی و مقایسهٔ مستقل مناسب.
تمرین و پژوهش: تغییر فرض، تشخیص شکست و پیوند مقاله.
پروژهٔ پژوهشی¶
دانشجو پرسش طراحی، مدل موجه، ورودی و خروجی حفظ‌شده و گزارش عملکرد و عدم‌قطعیت ارائه خواهد کرد. وزن ارزیابی، زمان‌بندی، دسترسی نرم‌افزار و الزام پروژه را مدرس تعیین می‌کند.