结构优化器
结构优化器（Structural Optimizer） 搜索的是设计的结构，而不仅仅是其厚度。每一步它都会随机变异层堆栈：通过增、删、拆、合或扰一个层，对结果重新精炼，并使用模拟退火规则决定是否保留它。因为它能改变层的数量与排布，它可以达到固定结构的 精炼 乃至基于插入的 针式 和 渐进演化 工具都无法达到的设计。
每一代，它会对当前设计提出若干改动，并对每一个进行精炼。其中最多一半是 针式 扫描评为最有用的插入，其余是已启用种类的随机变异。精炼后回到当前设计的候选会被排除，因此每一代都检验一个真正的改动。若某个精炼后的设计优于迄今找到的所有设计，搜索就移到它。否则每个候选各自经过一次接受检验，搜索从通过检验的候选中随机选取一个移过去。更差的设计以由温度决定的概率通过检验，而温度随运行推进逐渐降低；正是这一点让搜索能够爬出局部极小值。随机选取而不是取这批中最佳的一个，可避免退回已找到的设计在每一代都胜出。实时设计始终跟踪所找到的最佳结果，因此停止、重置或切换标签页时，你始终停留在最佳设计上。波段目标采样所用的波长网格按设计确定大小，并在运行过程中随设计一起增长（见 操作数参考）。
| 变异 | 效果 |
|---|---|
| 增（Add） | 在随机位置插入一个新层（材料来自材料池）。 |
| 删（Remove） | 删除一个层。 |
| 拆（Split） | 将一个层切成两个。 |
| 合（Merge） | 合并相邻层。 |
| 扰（Perturb） | 抖动一个层的厚度。 |
被锁定的层永远不会被触碰，厚度边界始终被遵守。
候选池：增 和 拆 算子可以使用的材料（全部（All）/ 清空（Clear））。候选池一开始只勾选设计中前、后表面膜层所用的材料；基底和介质列在**此设计（This design）下但不勾选，其他目录也都不勾选。你一旦改动候选池，窗口就会对所有设计保留你的选择，只是每个设计的基底和介质在你于该设计上勾选之前保持不勾选；用清空（Clear）**清空的候选池，在下次打开窗口时重新从设计自身的材料开始。
变异种类：允许搜索使用的算子开关。
最大迭代次数（Max iter）：要运行的最多代数。
目标评价函数（Target MF）：一旦评价函数达到该值即停止。
T₀（温度）：起始退火温度。较高的值在初期接受更多上坡移动，从而拓宽搜索。
抖动（Jitter）：扰 算子的厚度扰动尺度。
精炼迭代次数：对每个提出的候选设计应用的精炼步数。
最小厚度（Min thickness）：搜索添加、拆分和精炼的膜层可以达到的最小厚度。它取自评价函数中最严格的 MNT 行（没有时为 1 nm），切换设计时会重新取值；你输入的值会一直保留到那时。两者不一致时，输入框下方会显示提示。
最大新增（Max added）：随机添加或插入的层的最大起始厚度。针式插入会自行选择厚度。
最大层数（Max layers）：设计最多可增长到的层数。
智能起始设计：搜索开始前，用材料池构建四分之一波长和半波长增透设计并逐一精炼，从其中与你的设计相比最好的一个开始。它对增透目标有帮助；对其他目标，它会让搜索从增透设计所在的盆地开始，因此默认关闭。
深度搜索：一直搜索，直到点击 停止 或用完时间预算。当连续 最大迭代次数 的三分之一代（至少 15 代）没有找到更好的设计时，搜索从最佳设计重新开始：施加一到三个随机变异（抖动为平时的三倍），精炼后把温度恢复到 T₀。控制栏中的 重新加热 计数这些重新开始。
时间预算（分钟）：开启深度搜索时，达到该分钟数后结束搜索；0 表示一直运行到 停止。
并行 K（Parallel K）：每一代一起精炼的候选数量。
内层精炼器：精炼每个候选所用的方法。可选方法见 优化方法。
随机种子（Random seed）：变异、接受判定和重新加热时的扰动都从这个数值抽取随机数。留空时，运行（Run） 会填入一个新的种子并保留在框中，因此用相同的种子、设计、设置和 并行 K 再次运行，会重复同一次运行。清空该字段即可重新抽取。历史记录会为每次运行标出其种子。
评价函数中的 MNT 和 MXT 行在搜索期间保持有效：最大的 MNT 目标值会在运行时抬高较低的 最小厚度，最小的 MXT 目标值则为每一层设定上限，对候选及其精炼都适用。因此，只为少数几层写的限制在这里会作用于整个堆栈；最后请运行一次 精炼 和 设计清理器 处理，使每个限制只作用于它自己的层。
峰峰误差（PPEF）行以及引用它的数学行，不参与搜索，也不参与每个候选的精炼，因此这里显示的评价函数不计入它：它的梯度只来自误差最大和最小的两个波长，搜索会因此停滞。搜索改为拟合曲线块，设置下方有一行提示说明这一点，之后运行一次 精炼 即可把峰峰误差降下来。
评价函数趋势（MF trend） 图将最佳评价函数和当前评价函数都对代数作图，而一个已接受改进历史列出了每一个新的最佳结果及其产生的变异。帕累托 / 最佳设计（Pareto / Top-Designs） 面板让你可以比较所找到的最佳设计。最佳（Best） 可随时恢复全局最佳。
该工具在有余地重构的设计上表现出色（例如多层增透膜）；在单层设计上没有任何结构可做，因此请改用精炼。一个好的模式是先运行它来发现更优的拓扑，然后在你的制造下限上用精炼收尾。
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- A. V. Tikhonravov & M. K. Trubetskov, Appl. Opt. 51, 7319 (2012).
- H. A. Macleod, Thin-Film Optical Filters, 5th ed., Ch. 9.