Параллельный алгоритм метода конечных объемов для решения трехмерных уравнений Максвелла в нанокомпозитных средах

Авторы

  • Л.Ю. Прокопьева
  • М.П. Федорук
  • А.С. Лебедев

Ключевые слова:

уравнения Максвелла
математическое моделирование
метод конечных объемов
параллельные алгоритмы
метаматериалы

Аннотация

Предлагается параллельный алгоритм метода конечных объемов для трехмерного моделирования распространения электромагнитных волн в искусственных нанокомпозитных материалах. Параллельный алгоритм реализован на основе метода декомпозиции областей и модифицирован для адекватного моделирования сложных нанокомпозитных сред, таких как метаматериалы. Для демонстрации возможностей алгоритма приводятся результаты двумерного моделирования цилиндрических гиперлинз — анизотропных метаматериалов, которые позволяют преодолеть дифракционный предел обычных оптических приборов. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (код проекта 06-01-00210).

Новые вычислительные технологии

Загрузки

Опубликован

2008-12-25

Выпуск

Том 10 (2009): Выпуск 1.

Раздел

Раздел 1. Вычислительные методы и приложения

Авторы

Л.Ю. Прокопьева

Институт вычислительных технологий СО РАН (ИВТ СО РАН)
просп. Лаврентьева, 6, 630090, Новосибирск
• аспирант

М.П. Федорук

Институт вычислительных технологий СО РАН (ИВТ СО РАН)
просп. Лаврентьева, 6, 630090, Новосибирск
• заместитель директора

А.С. Лебедев

Институт вычислительных технологий СО РАН (ИВТ СО РАН)
просп. Лаврентьева, 6, 630090, Новосибирск
• старший научный сотрудник

Библиографические ссылки

  1. Веселаго В.Г. Электродинамика веществ с одновременно отрицательными значениями varepsilon и mu // Успехи физ. наук. 1967. 92, № 3. 517-526.
  2. Pendry J.B. Negative refraction makes a perfect lens // Phys. Rev. Lett. 2000. 85, N 18. 3966-3969.
  3. Smith D.R., Padilla W.J., Vier D.C., et al. Composite medium with simultaneously negative permeability and permittivity // Phys. Rev. Lett. 2000. 84, N 18. 4184-4187.
  4. Shelby R.A., Smith D.R., Schultz S. Experimental verification of a negative index of refraction // Science. 2001. 292. 77-79.
  5. Parazzoli C.G., Greegor R.B., Nielsen J.A. Performance of a negative index of refraction lens // Appl. Phys. Lett. 2004. 84, N 17. 3232-3234.
  6. Shalaev V.M., Cai W., Chettiar U.K., Yuan H.-K., Sarychev A.K., Drachev V.P., Kildishev A.V. Negative index of refraction in optical metamaterials // Opt. Lett. 2005. 30. 3356-3358.
  7. Zhang S., Fan W., Panoiu N.C., et al. Experimental demonstration of near-infrared negative-index metamaterials // Phys. Rev. Lett. 2005. 95. Id. 137404.
  8. Kildishev A.V., Cai W., Chettiar U.K., Yuan H.-K., Sarychev A.K., Drachev V.P., Shalaev V.M. Negative refractive index in optics of metal-dielectric composites // J. Opt. Soc. Am. B. 2006. 23. 423-433.
  9. Zhang S., Fan W., Malloy K.J., Brueck S.R. J., Panoiu N.C., and Osgood R.M. // Demonstration of metal-dielectric negative-index metamaterials with improved performance at optical frequencies // J. Opt. Soc. Am. B. 2006. 23. 434-438.
  10. Jacob Z., Alekseyev L.V., Narimanov E. Optical hyperlens: far-field imaging beyond the diffraction limit // Opt. Express. 2006. 14. 8247-8256.
  11. Salandrino A., Engheta N. Far-field subdiffraction optical microscopy using metamaterial crystals: theory and simulations // Phys. Rev. B. 2006. 74. Id. 075103.
  12. Liu Z., Lee H., Xiong Y., Sun C., Zhang X. Optical hyperlens magnifying sub-diffraction-limited objects // Science. 2007. 315. 1686.
  13. Smolyaninov I., Hung Y., Davis C. Magnifying superlens in the visible frequency range // Science. 2007. 315. 5819.
  14. Kildishev A.V., Narimanov E.E. Impedance-matched hyperlens // Opt. Lett. 2007. 32, N 23. 3432-3434.
  15. Greenleaf A., Lassas M., and Uhlmann G. Anisotropic conductivities that cannot be detected by EIT // Physiol. Meas. 2003. 24. 413-419.
  16. Pendry J.B., Schurig D., Smith D.R. Controlling electromagnetic fields // Science. 2006. 312. 1780.
  17. Schurig D., Mock J.J., Justice B.J., Cummer S.A., Pendry J.B., Starr A.F., Smith D.R. Metamaterial electromagnetic cloak at microwave frequencies // Science. 2006. 314. 977-980.
  18. Zhang B., Chen H., Wu B.-I., Luo Y., Ran L., Kong J.A. Response of a cylindrical invisibility cloak to electromagnetic waves // Phys. Rev. B. 2007. 76. Id. 121101.
  19. Cai W., Chettiar U.K., Kildishev A.V., Shalaev V.M. Optical cloaking with metamaterials // Nat. Photonics. 2007. 1. 224-227.
  20. Cai W., Chettiar U.K., Kildishev A.V., Shalaev V.M. Designs for optical cloaking with high-order transformations // Optics Express. 2008. 16. 5444-5452.
  21. Лебедев А.С., Федорук М.П., Штырина О.В. Конечно-объемный алгоритм решения нестационарных уравнений Максвелла на неструктурированной сетке // Журн. вычисл. матем. и матем. физики. 2006. 47, № 7. 1286-1301.
  22. Прокопьева Л.Ю., Шокин Ю.И., Лебедев А.С., Федорук М.П. Параллельная реализация метода конечных объемов для решения нестационарных уравнений Максвелла на неструктурированной сетке // Вычисл. технологии. 2007. 12. Спецвыпуск 4. 59-69.