MétaCan
Menu
Retour à la cohorte
Enregistrement W3158582340 · doi:10.82308/52544

Finite-element time-domain methods for nonlinear dispersive media

2020· article· en· W3158582340 sur OpenAlexfundno aff
David S. Abraham

Notice bibliographique

RevueeScholarship@McGill (McGill) · 2020
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueElectromagnetic Simulation and Numerical Methods
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesNatural Sciences and Engineering Research Council of CanadaMcGill University
Mots-clésNonlinear systemFinite element methodTime domainComputer sciencePhysicsMathematicsThermodynamics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Today’s telecommunications infrastructure is increasingly reliant upon complex material interactions with the electromagnetic field. For instance, effects such as dispersion, in which a material’s response to an applied field depends on its frequency, and nonlinearity, where the response is a complex function of field strength, form the cornerstones of fields such as nonlinear fibre optics. In consequence, efficient, accurate, and reliable numerical simulation tools capable of modeling these complex interactions are increasingly in demand, as cost effective alternatives to physical experimentation and prototyping.In this thesis, a family of Finite-Element Time-Domain (FETD) based numerical methods for the simulation of electromagnetic problems containing electrically complex material interactions is presented. Making use of both the mixed and vector wave equation formulations, the derived methods are capable of modeling very general combinations of linear dispersion,instantaneous nonlinearity, and dispersive nonlinearity within the nonlinear Maxwell’s Equations, free from any simplifying assumptions about the nature of the field solutions. In contrast to existing methods, these techniques permit increased geometric freedom, improved stability, and are capable of handling arbitrarily high nonlinear and dispersive orders.This thesis also presents several additional tools and methods to increase the effectiveness and versatility of these techniques. For instance, a Perfectly Matched Layer (PML) is derived which is compatible with nonlinear dispersive media, permitting the emulation of infinite domains as well as the truncation of finite systems within the nonlinear FETD method. More specifically, by utilizing the stretched coordinate formulation of the PML, the resulting technique not only saves computational resources, but does so without significantly altering the original underlying algorithms.Furthermore, while the derived techniques permit a much more accurate and general solution to Maxwell’s Equations for complex media, they unfortunately do so with a significant added computational burden. To mitigate this fact, this thesis also presents an analysis and breakdown of the computational overhead and bottlenecks associated with these methods. Building upon this analysis, a scheme is then presented by which these algorithms may be accelerated via parallelism and implemented on Graphics Processing Units (GPUs) to help alleviate some of the burden they pose.Lastly, in each case the FETD, PML, and GPU algorithms proposed in this dissertation are tested via numerical studies to verify their proper functioning, convergence, and accuracy. These include convergence studies as well as the demonstration of several well-known and physically significant nonlinear phenomena, such as spatial solitons, temporal solitons, and supercontinuum generation. Moreover, a parallel GPU implementation of the nonlinear algorithm is benchmarked against an equivalent traditional serial Central Processing Unit (CPU) version, and is shown to perform up to 150 times faster, significantly increasing the applicability and usefulness of these algorithms

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,002
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: Méthodes
Score de désaccord entre enseignants0,009
Score d'incertitude au seuil0,031

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,002
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0020,001
Intégrité de la recherche0,0020,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0090,003

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,025
Tête enseignante GPT0,287
Écart entre enseignants0,263 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreMéthodes

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations1
Publié2020
Routes d'admission1
Résumé présentoui

Explorer davantage

Même revueeScholarship@McGill (McGill)Même sujetElectromagnetic Simulation and Numerical MethodsTravaux en français237 207