[发明专利]金属-介电多层柱状光学纳米天线的贝叶斯优化设计方法

权利要求书

1.一种金属-介电多层柱状光学纳米天线的贝叶斯优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据天线设计需要，构建结构参数候选集；

S2、确定优化目标函数为远场方向性系数，同时设定约束函数；

S3、设定初始训练参数集并计算对应的优化目标函数值和约束函数值，将初始训练参数集、优化目标函数值、约束函数值三者的集合作为训练集，并设定迭代次数k的初始值；S4、根据训练集训练高斯模型中的超参数；

S5、选取下一个候选参数,使用F(x)*a(x)来选取下一个候选参数其中F(x)是每个候选参数满足约束条件的概率，a(x)是捕捉函数; 捕捉函数使用EI型方法，它是计算预测点的期望函数的响应值，其表达式为a_EI(x|D)＝E(max{0,f(x_n+1)-f(x_best)})，其中x_n+1是第n次迭代后的候选集中剩余的每一个结构参数，f(·)是优化目标函数，x_best是当前迭代次序的最优解；

S6、计算候选参数所对应目标函数值与约束函数值；

S7、判断满足约束条件的候选参数所对应的目标函数值是否满足截止条件，满足则结束；不满足则将候选参数及其优化函数值和约束函数值加入训练集中，并保存训练集中的当前最优解，将迭代次数加1，重复步骤S4-S7直到满足截止条件。

2.根据权利要求1所述的金属-介电多层柱状光学纳米天线的贝叶斯优化设计方法，其特征在于，步骤S2包括：确定优化目标函数为远场方向性系数其中是平行于入射光传播方向正负无穷远处的散射波印廷矢量，同时设定约束函数。

3.根据权利要求2所述的金属-介电多层柱状光学纳米天线的贝叶斯优化设计方法，其特征在于，步骤S3包括：设定初始训练集并调用Comsol仿真软件得到对应的优化目标函数值和约束函数值，并设定迭代次数k＝1。

4.根据权利要求3所述的金属-介电多层柱状光学纳米天线的贝叶斯优化设计方法，其特征在于，步骤S4包括：选择高斯函数来表征优化函数和约束函数，根据训练集分别训练两个高斯模型中的超参数，其中，核函数选择高斯核函数其中d是参数的维度，σ是协方差参数，l_i(i＝1,2,...d)是参数的长度尺度。

5.根据权利要求4所述的金属-介电多层柱状光学纳米天线的贝叶斯优化设计方法，其特征在于，步骤S5包括：使用F(x)*a(x)来选取下一个候选参数其中F(x)是每个候选参数满足约束条件的概率，a(x)是捕捉函数。