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克尔介质中非线性亥姆霍兹方程的高效有限差分方法。 (英语) 兹比尔1458.65134

摘要:本文考虑了一种求解克尔介质中非线性亥姆霍兹方程的有效有限差分方法。首先,通过应用几种迭代方法,我们用几种不同的方法将非线性亥姆霍兹方程线性化。然后,基于每个迭代步骤的线性化问题,通过重新安排泰勒展开并使用ADI方法,我们推导出了一种新的FDM,这也为处理系数不连续的问题提供了一条途径。最后,给出了一些数值结果来验证所提方案的有效性,并表明与经典方案相比,我们的方案具有更高的精度和更好的收敛性。

MSC公司:

65号06 含偏微分方程边值问题的有限差分方法
65J15年 非线性算子方程的数值解
47J25型 涉及非线性算子的迭代程序
78M20型 有限差分法在光学和电磁理论问题中的应用
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参考文献:

[1] G.巴鲁克;G.菲比奇;S.Tsynkov,轴对称非线性亥姆霍兹方程的高阶数值解,J.Compute。申请。数学。,204, 477-492 (2007) ·Zbl 1118.78012号 ·doi:10.1016/j.cam.2006.01.048
[2] G.巴鲁克;G.菲比奇;S.Tsynkov,一维材料不连续非线性亥姆霍兹方程的高阶数值方法,J.Compute。物理。,227, 820-850 (2007) ·Zbl 1155.78313号 ·doi:10.1016/j.jcp.2007.08.022
[3] G.巴鲁克;G.菲比奇;S.Tsynkov,多维层状介质中非线性亥姆霍兹方程的高阶数值方法,J.Compute。物理。,228, 3789-3815 (2009) ·Zbl 1166.78302号 ·doi:10.1016/j.jp.2009.02.014
[4] V.A.Bokil;Y.Cheng;Y.Jiang;F.Li,非线性光学介质中Maxwell方程的能量稳定间断Galerkin方法,J.Compute。物理。,350, 420-452 (2017) ·Zbl 1380.78011号 ·doi:10.1016/j.jcp.2017.08.009
[5] E.森特诺;D.Felbacq,微腔掺杂的有限尺寸非线性二维光子晶体中的光学双稳态,Phys。版本B,627683-7686(2000)·doi:10.1103/PhysRevB.62.R7683
[6] E.森特诺;D.Felbacq,微腔掺杂的有限尺寸非线性二维光子晶体中的光学双稳态,Phys。版本B,627683-7686(2000)·doi:10.1103/PhysRevB.62.R7683
[7] W.Chen;D.L.Mills,非线性介质膜的光学响应,Phys。B版,35,524-532(1987)·doi:10.1103/PhysRevB.35.524
[8] W.Chen;D.L.Mills,非线性多层结构的光学响应:双层和超晶格,物理学。B版,第36页,第524-532页(1987年)·Zbl 1004.65086号 ·doi:10.1103/PhysRevB.36.6269
[9] 戴伟;R.Nassar,求解抛物型微分方程的紧凑ADI方法,数值。方法偏微分方程,18129-142(2002)·Zbl 0971.65080号 ·数字对象标识代码:10.1002/num.1037
[10] 戴伟;R.Nassar,一种新的ADI格式,用于求解具有一阶导数和变系数的三维抛物方程,J.Compute。分析。申请。,2, 293-308 (2000) ·Zbl 1317.35030号 ·doi:10.1023/A:10108620966
[11] G.Evequeoz;T.Weth,非线性亥姆霍兹方程的对偶变分方法和非零化,高等数学。,280, 690-728 (2015) ·兹比尔1376.35004 ·doi:10.1016/j.aim.2015.04.017
[12] G.Evéquoz,平面内非线性亥姆霍兹方程驻波的存在性和渐近行为,分析(柏林),37,55-68(2017)·Zbl 1351.35001号 ·doi:10.1515/anly-2016-0023
[13] G.Fibich等人,非线性薛定谔方程。奇异解与光学坍塌《应用数学科学》,192,Springer,Cham,2015年·Zbl 0991.78016号 ·doi:10.1006/jcph.2001.6800
[14] G.菲比奇;S.Tsynkov,带后向散射非线性波传播的高阶双向人工边界条件,J.Compute。物理。,171, 632-677 (2001) ·Zbl 1076.78008号 ·doi:10.1006/jcph.2001.6800
[15] G.菲比奇;S.Tsynkov,用非正交展开法求解非线性亥姆霍兹方程,J.Compute。物理。,210, 183-224 (2005) ·Zbl 1401.76096号 ·doi:10.1016/j.jcp.2005.04.015
[16] 郭树清;王凯;徐磊,圆柱障碍物声散射的高效有限差分方法,国际J。数值。分析。型号。,13, 986-1002 (2016) ·Zbl 1431.65198号 ·doi:10.1002/num.22405
[17] 十、他;王凯,奇异摄动反应扩散方程的一致收敛新型有限差分方法,数值。方法偏微分方程,352120-2148(2019)·Zbl 1431.65198号 ·doi:10.1002/num.22405
[18] T.A.莱恩;A.T.Friberg,自导波和非线性亥姆霍兹方程的精确解,J.Opt。Soc.Amer公司。B选项。物理。,17, 751-757 (2000) ·Zbl 1383.35060号 ·doi:10.1364/JOSB.17.000751
[19] R.Mandel、E.Montefusco和B.Pellacci,非线性Helmholtz方程的振动解,Z.安圭。数学。物理学。第68页(2017年),第19页·Zbl 1383.35060号 ·数字对象标识代码:10.1126/science.286.544.1518
[20] G.I.斯特格曼;M.Segev,《光学空间孤子及其相互作用:普遍性和多样性》,《科学》,2861518-1523(1999)·Zbl 1071.65118号 ·数字对象标识代码:10.1126/science.286.544.1518
[21] J.C.Strikwerda,有限差分格式与偏微分方程工业和应用数学学会(SIAM),宾夕法尼亚州费城,2004年·Zbl 1071.65118号 ·doi:10.1142/S0218863503001328
[22] A.苏里扬托;E.van Groesen;M.Hammer,带缺陷一维非线性光子带隙结构中光学双稳态的有限元分析,J.非线性光学物理。材料,12187-204(2003)·doi:10.1142/S0218863503001328
[23] A.Suryanto、E.van Groesen和M.Hammer,研究无缺陷和有缺陷有限光栅非线性光学响应的有限元方案,光学和量子电子学, 35 (2003), 313-332. ·Zbl 1349.76281号 ·doi:10.1016/j.jcp.2013.07.042
[24] 王凯;Y.S.Wong,高雷诺数下Navier-Stokes方程的误差修正方法,J.Compute。物理。,255, 245-265 (2013) ·Zbl 1349.76281号 ·doi:10.1016/j.jcp.2013.07.042
[25] 王凯;Y.S.Wong,非齐次Helmholtz方程的无污染有限差分格式,Int.J.Numer。分析。型号。,11, 787-815 (2014) ·Zbl 1499.65614号 ·doi:10.4208/cicp。OA-2016-0057
[26] 王凯;黄永生,高波数多维亥姆霍兹方程有限差分格式的污染效应可以避免吗?,Commun公司。计算。物理。,21, 490-514 (2017) ·Zbl 1388.65138号 ·doi:10.4208/cicp。OA-2016-0057
[27] 王凯;Y.S.Wong;邓,极坐标和球坐标系下亥姆霍兹方程的高效精确数值解,Commun。计算。物理。,17, 779-807 (2015) ·兹比尔1427.65332 ·doi:10.4208/cicp.110214.101014a
[28] 王凯;Y.S.Wong;黄光裕,《多维亥姆霍兹方程无污染方法分析》,国际数学家杂志。分析。型号。,16, 412-435 (2019) ·Zbl 1393.65047号 ·doi:10.1137/17M111314X
[29] H.Wu;邹,高波数非线性亥姆霍兹方程的有限元方法及其分析,SIAM J.Numer。分析。,56, 1338-1359 (2018) ·Zbl 1393.65047号 ·doi:10.1137/17M111314X
[30] 徐总;G.Bao,具有强非线性光学效应的非线性亥姆霍兹方程的数值格式,美国光学学会杂志(A),272347-2353(2010)·Zbl 1380.65394号 ·doi:10.1364/JOSAA.27.002347
[31] 李渊;吕永义,非线性亥姆霍兹方程的稳健迭代法,J.Compute。物理。,343, 1-9 (2017) ·Zbl 1259.65160号 ·doi:10.1016/j.jcp.2017.04.046
[32] 翟志刚;X.Feng;Y.He,三维泊松方程的四阶和六阶紧致差分格式族,J.Sci。计算。,54, 97-120 (2013) ·Zbl 1410.65420号 ·doi:10.1007/s10915-012-9607-6
[33] 翟志刚;X.Feng;Y.He,推导二维泊松方程高阶紧致差分格式的新方法,应用。数学。计算。,230, 9-26 (2014) ·Zbl 1410.65420号 ·doi:10.1016/j.amc.2013.12.096
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