Computational analysis of nonlinear electromagnetics in disordered photonic systems
无序光子系统中非线性电磁学的计算分析
基本信息
- 批准号:1408115
- 负责人:
- 金额:$ 36万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2014
- 资助国家:美国
- 起止时间:2014-07-15 至 2019-06-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Physicists have known for centuries how to predict the behavior of light and other types of electromagnetic radiation when it moves through a vacuum, using Maxwell's Laws; however, when it propagates through disorderly media, like those we use in developing new engineering devices, people have relied on very gross approximations or back-of-the-envelope estimates to predict what will happen. These PIs will develop new computer simulation systems to predict what happens more accurately than has been possible in the past. Their new tools should be of very widespread use, in photonics and electrooptics, in developing new devices and technologies. They plan to disseminate the new software widely to enable scientists worldwide to conduct research on this topic.The project will focus on developing an integrated solver for self-consistent Maxwell-Bloch equations that is accurate and computationally efficient. This will entail the development of (1) a domain decomposition framework; (2) semi-analytical methods for transient analysis of radiation/scattering; and (3) fast potential evaluators that can be integrated with these solvers to enable large-scale analysis of disordered systems. The framework will provide a complete picture of the dynamics of light and optical excitations (excitons) in a variety of disordered systems, starting with Vertical Cavity Surface Emitting Laser (VCSEL) structures with disorder. Another system to be investigated as a testbed is the case of quantum dots embedded in a semiconductor with and without an external cavity.
几个世纪以来,当物理学家使用麦克斯韦定律通过真空移动时,如何预测光和其他类型的电磁辐射的行为;但是,当它通过不当媒体传播,就像我们在开发新工程设备中使用的媒体一样,人们依靠非常近似或后面的估计来预测会发生什么。这些PI将开发新的计算机模拟系统,以预测比过去更准确的情况。他们的新工具在开发新设备和技术方面应该非常广泛地使用光子学和电磁。他们计划扩展新软件,以使全世界的科学家能够对此主题进行研究。该项目将着重于为自洽的麦克斯韦方程式开发一个集成的求解器,该方程是准确且在计算上有效的。这将需要(1)域分解框架的开发; (2)半分析方法用于辐射/散射的瞬态分析; (3)可以与这些求解器集成的快速潜在评估者,以实现无序系统的大规模分析。 该框架将提供各种无序系统中光和光激发(激励)动力学的完整图片,从垂直腔表面发射激光(VCSEL)结构有无序。另一种要作为测试床的系统是嵌入在有和没有外部空腔的半导体中的量子点的情况。
项目成果
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