【摘 要】
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在波导问题研究中,数值方法是主要的工具。对于二维分段波导问题的数值计算,本文提出了基于DtN映射的两种高效的计算方法。该两种方法主要是将原来的分段波导的边值问题转化为
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在波导问题研究中,数值方法是主要的工具。对于二维分段波导问题的数值计算,本文提出了基于DtN映射的两种高效的计算方法。该两种方法主要是将原来的分段波导的边值问题转化为算子的递推计算问题,并且对具有相同结构的小段只需计算一个DtN映射或状态转移映射,对周期或部分周期波导,可大大缩减计算量和内存需求。
第一种方法利用三次样条插值逼近计算小段上的DtN映射M,简便有效。此方法对波函数的光滑性要求较低,而且需求的矩阵特征值和特征向量可解析表出,计算结果较为精确,适合于分段均匀波导问题。第二种方法在每一小段上引入状态转移映射P,利用一种DtN映射可将波导问题化为递推计算问题。该映射只与波导结构有关,满足一个算子常微分方程初值问题。在数值计算P时,我们提出两个有效的算法,一个较简单,另一个更稳定。第二种方法适合分段非均匀波导问题。给出了三个算例,算例表明,对于二维周期或部分周期波导,此两种方法都是高效的计算方法。
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