基于神经网络的多层薄膜结构红外辐射计算和逆向设计

摘要

通过设计优化微纳光子结构实现红外辐射光谱调控已成为一个研究重点。近年来,神经网络逆向设计因其自由度高,速度快,性能好等优势,引起了广泛关注。提出了基于神经网络的微纳光子结构红外辐射计算和逆向设计。具体来讲,即针对多层介质薄膜结构,建立多层感知机神经网络模型,通过对样本数据的训练建立多层薄膜的厚度与其红外辐射光谱的映射关系,从而实现了薄膜结构的辐射光谱计算及逆向设计。同时将设计出的薄膜应用到辐射制冷领域。结果表明,即使是在3%的太阳辐射吸收和6 W/(m2·K)的非辐射换热系数的情况下,薄膜辐射制冷器依然能够将温度降低到低于环境温度7℃左右。该研究成果将对红外辐射等应用领域产生重要的影响。