Umeå universitets logga

umu.sePublikationer
Ändra sökning
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Shape optimization for the strong directional scattering of dielectric nanorods
Umeå universitet, Teknisk-naturvetenskapliga fakulteten, Institutionen för datavetenskap.ORCID-id: 0000-0002-0143-5554
Umeå universitet, Teknisk-naturvetenskapliga fakulteten, Institutionen för datavetenskap. Department of Mathematics and Computer Science, Karlstad University, Karlstad, Sweden.ORCID-id: 0000-0001-8704-9584
2021 (Engelska)Ingår i: International Journal for Numerical Methods in Engineering, ISSN 0029-5981, E-ISSN 1097-0207, Vol. 122, nr 15, s. 3683-3704Artikel i tidskrift (Refereegranskat) Published
Abstract [en]

In this project, we consider the shape optimization of a dielectric scatterer aiming at efficient directional routing of light. In the studied setting, light interacts with a penetrable scatterer with dimension comparable to the wavelength of an incoming planar wave. The design objective is to maximize the scattering efficiency inside a target angle window. For this, a Helmholtz problem with a piecewise constant refractive index medium models the wave propagation, and an accurate Dirichlet-to-Neumann map models an exterior domain. The strategy consists of using a high-order finite element (FE) discretization combined with gradient-based numerical optimization. The latter consists of a quasi-Newton (BFGS) with backtracking line search. A discrete adjoint method is used to compute the sensitivities with respect to the design variables. Particularly, for the FE representation of the curved shape, we use a bilinear transfinite interpolation formula, which admits explicit differentiation with respect to the design variables. We exploit this fact and show in detail how sensitivities are obtained in the discrete setting. We test our strategy for a variety of target angles, different wave frequencies, and refractive indexes. In all cases, we efficiently reach designs featuring high scattering efficiencies that satisfy the required criteria.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
John Wiley & Sons, 2021. Vol. 122, nr 15, s. 3683-3704
Nyckelord [en]
directional scattering, Helmholtz problem, light routing, scattering problem, shape optimization
Nationell ämneskategori
Beräkningsmatematik
Identifikatorer
URN: urn:nbn:se:umu:diva-183008DOI: 10.1002/nme.6677ISI: 000646710100001Scopus ID: 2-s2.0-85104290944OAI: oai:DiVA.org:umu-183008DiVA, id: diva2:1555203
Forskningsfinansiär
Kempestiftelserna, SMK-1857eSSENCE - An eScience CollaborationTillgänglig från: 2021-05-18 Skapad: 2021-05-18 Senast uppdaterad: 2022-01-12Bibliografiskt granskad

Open Access i DiVA

fulltext(2008 kB)86 nedladdningar
Filinformation
Filnamn FULLTEXT02.pdfFilstorlek 2008 kBChecksumma SHA-512
70094ce514bc9cb20c00a7a485f927c81f747d02d459936aabacbea9e22c145f1b3c481f5b1c59e393bfccd6f68caa254fd03515e5371f1054b2994ae5297886
Typ fulltextMimetyp application/pdf

Övriga länkar

Förlagets fulltextScopus

Person

Araujo-Cabarcas, Juan CarlosWadbro, Eddie

Sök vidare i DiVA

Av författaren/redaktören
Araujo-Cabarcas, Juan CarlosWadbro, Eddie
Av organisationen
Institutionen för datavetenskap
I samma tidskrift
International Journal for Numerical Methods in Engineering
Beräkningsmatematik

Sök vidare utanför DiVA

GoogleGoogle Scholar
Totalt: 126 nedladdningar
Antalet nedladdningar är summan av nedladdningar för alla fulltexter. Det kan inkludera t.ex tidigare versioner som nu inte längre är tillgängliga.

doi
urn-nbn

Altmetricpoäng

doi
urn-nbn
Totalt: 192 träffar
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf