本发明涉及一种非理想体全息光栅仿真模型的优化方法，涉及全息显示。
背景技术：
1、随着增强现实(ar)和虚拟现实(vr)技术的快速发展，近眼显示技术受到了市场的广泛关注。在这些技术中，全息波导显示技术因其能够提供高分辨率和宽视场角的显示效果而取得了显著的进步。
2、近年来，vhg由于其优良的角度和波长选择性、高衍射效率，被广泛应用于全息波导ar显示。同时，国内外研究人员对vhg衍射特性对全息波导成像的影响机制、彩色大视角vhg衍射波导近眼显示构型等关键技术开展了大量研究，研究者往往采用comsolmultiphysics的有限元法对vhg光栅衍射特性进行仿真，这种方法能够实现高精度的数值仿真。然而，上述研究是基于理想情况下的光栅结构进行仿真，但是还未出现非理想vhg仿真模型的相关研究。实际在体全息光栅(vhg)的后处理过程(干燥和uv固化)中，一个光栅周期的折射率调制可能会发生偏移(无法准确计算偏移值)。光路误差也会引入光栅倾角偏差，从而导致光栅矢量偏移。因此，光栅实测效率曲线与理想光栅理论计算结果会存在很大的偏差。
3、为了精准的仿真vhg衍射波导ar近眼显示，需首先建立非理想vhg模型，基于该模型实现近眼显示成像的优化，因此非理想vhg光栅及其衍射效率的模拟至关重要。另一方面，常用的光学仿真软件如zemax、tracepro，虽然能够实现光学成像系统的设计、分析、优化和其他辅助功能，但只支持简单的表面光栅和体光栅的仿真，缺少非理想体全息光栅的仿真模型。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题在于，为了克服现有问题中存在的不足，提供一种非理想体全息光栅的计算模型及仿真方法，其能够克服现有体全息光栅的计算仿真精准度低的问题，进行体全息光栅的计算模型和仿真方法优化，以提高仿真模型精度，使光栅仿真模型能够更好地应用于体全息波导的仿真优化设计中。
2、为了解决上述问题，本发明采用的技术方案为：
3、一种非理想体全息光栅的计算模型及仿真方法，包括体全息折射率公式的傅里叶展开，采样点的选取，采样点的非对称修正；其中
4、所述体全息折射率公式的傅里叶展开，用于将体全息光栅中的杂散子光栅分离出来，分别表述各个杂散子光栅的折射率。
5、进一步的表述各个杂散子光栅的折射率，优化公式如下：
6、
7、其中，erp表示体全息光栅的折射率，dni表示第i个体全息光栅的折射率调制度，kgi表示第i个体全息光栅的光栅矢量，表示第i个体全息光栅的光栅倾角。在vhg的后处理过程(干燥和紫外固化)中，一个光栅周期的折射率调制可能会发生位移(位移值无法准确计算)。光路误差也会引入光栅倾斜偏差，从而导致光栅矢量的偏移。因此本发明将体全息光栅进行傅里叶展开，选取i个采样点，对体全息光栅进行优化。
8、进一步的，体全息光栅中i个采样点的选取；在置信区间内等分成i种谐波：
9、xi-x-i＝4σ；scale＝(xi-x-i)/(i-1)
10、各个谐波的折射率调制度公式满足如下公式：
11、
12、各个谐波的折射率调制度之和守恒，即：
13、
14、其中，erp表示体全息光栅的折射率；且数值固定不变。
15、根据σ等距选取i种不同的取样点，这i个点可近似代替正态分布函数f(xi)：
16、x0＝kg0
17、xi＝kg0+i*scale
18、x-i＝kg0-i*scale
19、对此i种不同的取样点对应的dni分别为：
20、dni＝f(xi)*n0
21、进一步的，体全息光栅中采样点的非对称修正；在优化σ，厚度和折射率调制度后，进一步对模型进行优化，发现将正态分布中心位置向左移动一个scale的距离后，光栅模拟仿真曲线和实际曲线贴合度更高。
22、本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
23、本发明提供的一种非理想体全息光栅模型的优化方法，能够对体全息光栅进行精确的模型计算和仿真，基于目前理想体全息光栅仿真模型的计算公式进行优化，本发明的非理想体全息光栅模型引入了折射率调制度，谐波，光栅倾角，光栅厚度等变量，使光栅模型的仿真结果更贴合光栅实测结果，大大提高了光栅仿真的精度，从而提高了光栅仿真可靠性。
1.一种非理想体全息光栅仿真模型的优化方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种非理想体全息光栅的优化方法，其特征在于，厚度选取为22um。
3.根据权利要求1所述的一种非理想体全息光栅的优化方法，其特征在于，子体全息光栅的数量选取为11。
4.根据权利要求1所述的一种非理想体全息光栅的优化方法，其特征在于，σ选取为1e5。
5.根据权利要求1所述的一种非理想体全息光栅的优化方法，其特征在于，折射率调制度选取为0.015。
6.根据权利要求1所述的一种非理想体全息光栅仿真模型的优化方法，其特征在于，还包括步骤6：将步骤5绘制的体全息光栅折射率曲线正态分布中心位置向左移动一个scale的距离，得到最终的体全息光栅折射率曲线。
