具有反向传播和增益动力学的非线性色散方程的稳定数值格式
光学
2020-01-08 v1
摘要
我们开发了一种稳定且高效的数值格式，用于模拟具有反向传播波和复杂、计算代价高昂的半导体物理增益动力学的非线性色散腔中的光场演化。我们的稳定性分析以冯·诺依曼分析为特征，该分析表明，由于传播方程中相互竞争的物理效应，许多标准数值格式是不稳定的。我们展示了预测-校正格式与算子分裂的结合不仅产生了稳定的格式，而且提供了对增益动力学的高效单阶段评估。鉴于增益动力学是算法的速率限制步骤，我们的方法在以高效方式评估增益时规避了由其他腔物理引起的数值不稳定性。我们在一个包含三个波导和半导体增益动力学的二极管激光器模型上展示了该算法的稳定性和效率。该激光器能够产生重复的时间波形和稳定的光学梳状线，从而证明了在芯片级二极管激光器中产生频率梳的可能性。
引用
@article{arxiv.1906.11097,
title = {Stable Numerical Schemes for Nonlinear Dispersive Equations with Counter-Propagation and Gain Dynamics},
author = {Chang Sun and Niall Mangan and Mark Dong and Herbert G. Winful and Steven T. Cundiff and J. Nathan Kutz},
journal= {arXiv preprint arXiv:1906.11097},
year = {2020}
}
备注
11 pages, 5 figures. arXiv admin note: text overlap with arXiv:1707.01582