Simulação por elementos finitos da propagação de solitons opticos

Orientador: Hugo Enrique Hernandez FiggueroaDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de ComputaçãoResumo: Nesta tese estudamos e simulamos a propagação de Sólitons Ópticos em guias de onda Não-Lineares monomodo, principalmente fibras ópticas. A partir da equação Não-Linear de Schodinger Generalizada, no regime temporal ou espacial, deversas simulações numéricas foram realizadas para estudar alguns efeitos não lineares e dispersivos que surgem na propagação de sólitons ópticos. Para isso, foram utilizados diferentes esquemas numéricos baseados nos Métodos de Fourier, Elementos Finitos, Diferenças Finitas e Série de Fourier, todos escritos na linguagem de propagação FORTRAN. Implementamos as Condições de Fronteiras Transparentes para Sólitons Ópticos, utilizando o Método de Elementos Finitos. Até onde podemos pesquisar estes resultados são novos na literatura. Diversos resultados que justificam a necessidade da sua implementação são apresentados; em particular, a otimização do tamanho da janela computacional torna-se imperativo. No decorrer do trabalho, fazemos também algumas comparações dos aspectos relevantes dos métodos utilizados, dando particular ênfase às suas modificações quando da implementação das Condições de Fronteiras TransparentesAbstract: In this thesis, the propagation of optical solitons in single-mode nonlinear waveguides are studied and simulated. For either, the temporal or the spatial generalized Nonlinear Schrodinger Equation, several numerical experiments was carried out to study some nonlinear and dispersive effects that originate from the optical solitons propagation. For that, different numerical schemes, such as the Fourier, Finite Elements, Finite Differences, and Fourier Series Methods, written in FORTRAN language, were employed. The Transparent Boundary Condition to Optical Solitons using the Finite Element Methods was implemented for the first time. Several results that justify that method, for example, the optimization of computational window, are presented. Also, the relevant aspects of the methods used during the simulation, with particular emphasis on the modifications introduced by the Transparent Boundary Conditions, are compared.MestradoMestre em Engenharia Elétric