Выбор оптимального метода моделирования распространения импульсов в волоконных световодах
Автор: Гутор А.В., Мануйлович Е.С.
Журнал: Труды Московского физико-технического института @trudy-mipt
Рубрика: Физика
Статья в выпуске: 2 (38) т.10, 2018 года.
Бесплатный доступ
Правильный выбор метода моделирования распространения импульсов в волокон- ных световодах позволяет существенно сократить время моделирования с заданной точностью. В данной работе выполняется сравление и анализ наиболее перспективных модификаций фурье-метода расщепления по физическим процессам. В первой части работы приводится обобщённое уравнение распространения импульсов в волоконном световоде, выполняются замены переменных для удобного расчёта распространения импульсов в солитонном режиме. Численное решение сравнивается с точным анали- тическим решением с заданной точностью для солитонов 1-10 порядков. Выполняется сравнительный анализ четырёх методов. Показано, что выигрыш в скорости одного метода по сравнению с другим достигает до 327%.
Оптический световод, распространение импульсов в волоконном световоде, фурье-метод расщепления по физическим процессам, нелинейное уравление шредингера
Короткий адрес: https://sciup.org/142215037
IDR: 142215037
Список литературы Выбор оптимального метода моделирования распространения импульсов в волоконных световодах
- Agrawal G.P. Nonlinear Fiber Optics (Fifth Edition)//Academic Press. 2012. 629 p. P. 53-58.
- Blow K.J., Wood D. Theoretical description of transient stimulated Raman scattering in optical fibers//IEEE Journal of Quantum Electronics. 1989. V. 25, I. 12. P. 2665-2673.
- Taha T.R., Ablowitz M.I. Analytical and numerical aspects of certain nonlinear evolution equations. II. Numerical, nonlinear Schr¨odinger equation//Journal of Computational Physics. August 1984. V. 55, I. 2. P. 203-230.
- Chang Q., Jia E., Sun, W. Difference Schemes for Solving the Generalized Nonlinear Schr¨odinger Equation//Journal of Computational Physics. 20 January 1999. V. 148, I. 2. P. 397-415.
- Liu X., Lee B. A fast method for nonlinear Schr¨odinger equation//IEEE Photonics Technology Letters. November 2003. V. 15, I. 11. P. 1549-1551.
- Sinkin O.V., Holzl¨ohner R., Zweck J., Menyuk C.R. Optimization of the split-step Fourier method in modeling optical-fiber communications systems//Journal of Lightwave Technology. January 2003. V. 21, I. 1. P. 61-68.
- Shao J., Liang X., Kumar S. Comparison of Split-Step Fourier Schemes for Simulating Fiber Optic Communication Systems//IEEE Photonics JournalOpen Access. 1 August 2014. V. 6, I. 4. Article number 7200515.
- Balac S., Fernandez A. Mathematical analysis of adaptive step-size techniques when solving the nonlinear Schr¨odinger equation for simulating light-wave propagation in optical fibers//Optics Communications. 15 October 2014. V. 329. P. 1-9.
- Mohammadi R. An exponential spline solution of nonlinear Schr¨odinger equations with constant and variable coefficients//Computer Physics Communications. March 2014. V. 185, I. 3. P. 917-932.
- Secondini M., Marsella D., Forestieri E. Enhanced split-step Fourier method for digital backpropagation//European Conference on Optical Communication, ECOC. 20 November 2014, Article number 6964122. September 2014, Code 109416.
- Ba¸shan A., U¸car Y., Murat Ya˘gmurlu N., Esen A. A new perspective for quintic B-spline based Crank-Nicolson-differential quadrature method algorithm for numerical solutions of the nonlinear Schr¨odinger equation//European Physical Journal Plus. 1 January 2018.V. 133, I. 1. Article number 12.
- Wang J., Liu X., Zhou, Y. A high-order accurate wavelet method for solving Schr¨odinger equations with general nonlinearity//Applied Mathematics and Mechanics (English Edition). 1 February 2018. V. 39, I. 2.
