Esquemas conservadores de diferencias finitas para dos ecuaciones de Schrödinger no lineales que describen la triplicación de frecuencia en un medio con no linealidad cúbica: competencia de invariantes
Autores: Trofimov, Vyacheslav; Loginova, Maria
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Esquemas conservadores de diferencias finitas para dos ecuaciones de Schrödinger no lineales que describen la triplicación de frecuencia en un medio con no linealidad cúbica: competencia de invariantes
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Conversión de frecuencia óptica
Leyes de conservación
Esquemas de diferencias finitas
Simulación por computadora
Hamiltoniano
FDS implícito.
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 35
Citaciones: Sin citaciones
Dos ecuaciones de Schrödinger no lineales acopladas 1D se utilizan a menudo para describir la conversión de frecuencia óptica que posee algunas leyes de conservación (invariantes), por ejemplo, el invariante de la energía y el Hamiltoniano. Su influencia en las propiedades de los esquemas de diferencias finitas (FDSs) puede ser diferente. Se analiza la influencia de cada uno de los dos invariantes en la precisión del resultado de la simulación por computadora al resolver el problema que describe el proceso de generación de armónicos ópticos tercero. Se desarrollan dos FDS conservativos implícitos para una solución numérica de este problema. Uno de ellos conserva de manera precisa un análogo de diferencia del invariante de la energía (o el Hamiltoniano), mientras que el Hamiltoniano (o el invariante de la energía) se conserva con segundo orden de precisión. Ambos FDSs poseen segundo orden de aproximación en una solución suficientemente suave del problema diferencial. Las simulaciones por computadora demuestran las ventajas del FDS implícito que conserva el Hamiltoniano. Para ilustrar las ventajas de los FDSs desarrollados, se realiza una comparación de los resultados de la simulación por computadora con los obtenidos aplicando el método de Strang, basado en un esquema implícito o el método de Runge-Kutta. Se enuncian los teoremas correspondientes, que afirman el segundo orden de aproximación para preservar invariantes para los FDSs bajo consideración.
Descripción
Dos ecuaciones de Schrödinger no lineales acopladas 1D se utilizan a menudo para describir la conversión de frecuencia óptica que posee algunas leyes de conservación (invariantes), por ejemplo, el invariante de la energía y el Hamiltoniano. Su influencia en las propiedades de los esquemas de diferencias finitas (FDSs) puede ser diferente. Se analiza la influencia de cada uno de los dos invariantes en la precisión del resultado de la simulación por computadora al resolver el problema que describe el proceso de generación de armónicos ópticos tercero. Se desarrollan dos FDS conservativos implícitos para una solución numérica de este problema. Uno de ellos conserva de manera precisa un análogo de diferencia del invariante de la energía (o el Hamiltoniano), mientras que el Hamiltoniano (o el invariante de la energía) se conserva con segundo orden de precisión. Ambos FDSs poseen segundo orden de aproximación en una solución suficientemente suave del problema diferencial. Las simulaciones por computadora demuestran las ventajas del FDS implícito que conserva el Hamiltoniano. Para ilustrar las ventajas de los FDSs desarrollados, se realiza una comparación de los resultados de la simulación por computadora con los obtenidos aplicando el método de Strang, basado en un esquema implícito o el método de Runge-Kutta. Se enuncian los teoremas correspondientes, que afirman el segundo orden de aproximación para preservar invariantes para los FDSs bajo consideración.