[发明专利]一种基于光致聚合物浓度扩散模型优化材料折射率调制度和衍射效率的方法

权利要求书

1.一种基于光致聚合物浓度扩散模型优化材料折射率调制度和衍射效率的方法，其特征在于，所述方法包括：

第一步，进行预实验，记录各组分材料的浓度作为浓度扩散模型中的单体、基质、引发剂和活性粒子四种组分的初始浓度；曝光光强在一维无穷长模型中为余弦分布，以使一维分布为亮区和暗区；

第二步，记录曝光强度以及衍射效率随曝光时间的变化情况，也就是记录光致聚合物衍射效率在此曝光强度下、不同曝光时间下的数值；

第三步，利用衍射效率表达式，对实验结果进行曲线拟合，得到各组分的聚合速率和扩散速率；曲线拟合时，所用算法为Levenberg-Marquardt算法和最优化算法；利用衍射效率表达式对实验结果进行曲线拟合，得到各组分的聚合速率和扩散速率；

具体的，衍射效率表达式为：

其中，Δn为折射调制度，d为光栅的有效厚度，λ为记录光栅的波长，θ为布拉格角；

折射调制度的计算表达式为：

其中，和分别为单体、产物和其他物包括基质和活性粒子的体积分数；n_a、n_b和n_c分别为单体、产物和其他物的折射率值；

第四步，设置浓度扩散模型周期性边界条件，所述浓度扩散模型按一维无限长模型进行处理，边界条件为周期性边界条件；

具体扩散模型由如下方程得出：

其中，j为扩散通量，D为扩散系数，C_i为组分浓度，为化学势，G是由于化学消耗或者生成产物而带来的浓度修正项；

第五步，将通过曲线拟合得到的扩散速率和聚合速率以及组分浓度作为初值代入浓度扩散模型中计算；

第六步，由浓度扩散模型得出任意曝光时间下的组分浓度空间分布情况，由组分浓度计算出折射率调制度最大时的曝光时间，也即最优曝光时间；在特定曝光时间和曝光强度下，改变活性粒子的浓度来使折射率调制度最大，此时的活性粒子浓度即为最优活性粒子浓度。