Schnelle Zeitbereichsmethoden zur Analyse von Komponenten der Photonik

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Dirk Schulz
• Fachliche Zuordnung: Kommunikationstechnik und -netze, Hochfrequenztechnik und photonische Systeme, Signalverarbeitung und maschinelles Lernen für die Informationstechnik ; Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung seit 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 282359752

Der Entwurf und die Analyse von Komponenten der Photonik erfordern hochentwickelte Zeitbereichsverfahren zur elektromagnetischen Feldberechnung unter Berücksichtigung von nichtlinearen Materialeigenschaften. Unter Anwendung einer Faber-Polynom-basierten Approximation des Propagators kann im Vergleich zu konventionellen Verfahren auch bei sehr feiner Diskretisierung die Zeitschrittweite nunmehr bei hoher Genauigkeit mit einer deutlichen Reduzierung der Rechenzeit um zwei bis drei Größenordnungen höher angesetzt werden. In dem fortzusetzenden Forschungsvorhaben sollen Methoden mit dem Ziel einer weiteren Steigerung der Rechenzeiteffizienz entwickelt werden, indem durch Einführung lokaler Operatoren die Vorteile einer räumlich ungleichförmigen Diskretisierung mit den erfolgreichen Eigenschaften von Faber-Polynom-basierten Approximationen des Propagators kombiniert werden, aber auch nichtlineare Materialeigenschaften berücksichtigt werden können. Zusammengefasst sind Verfahren zu entwickeln, mit denen im Ergebnis die immer wichtiger werdenden Simulationen und Analysen von multiphysikalischen Systemen unter Einbeziehung der elektromagnetischen Feldberechnung mit geringer Rechenzeit und hoher Genauigkeit realisierbar sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen