کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
4638685 1632019 2014 12 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Eigenvalue solvers for three dimensional photonic crystals with face-centered cubic lattice
ترجمه فارسی عنوان
حل کننده های ویژه برای بلورهای سه بعدی فوتونی با شبکه محوری
کلمات کلیدی
معادلات ماکسول، بلورهای فوتونی سه بعدی، شبکه مکعبی صورت محور، مشکل فضای آزاد فضای اختصاصی، روش آرنولدی باقی مانده با شیب متناوب، ضریب بردار ماتریس سریع فوریه
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه ریاضیات ریاضیات کاربردی
چکیده انگلیسی

To numerically determine the band structure of three-dimensional photonic crystals with face-centered cubic lattices, we study how the associated large-scale generalized eigenvalue problem (GEP) can be solved efficiently. The main computational challenge is due to the complexity of the coefficient matrix and the fact that the desired eigenvalues are interior. For solving the GEP by the shift-and-invert Lanczos method, we propose a preconditioning for the associated linear system therein. Recently, a way to reformat the GEP to the null space free eigenvalue problem (NFEP) is proposed. For solving the NFEP, we analyze potential advantages and disadvantages of the null space free inverse Lanczos method, the shift–invert residual Arnoldi method, and the Jacobi–Davidson method from theoretical viewpoints. These four approaches are compared numerically to find out their properties. The numerical results suggest that the shift–invert residual Arnoldi method with an initialization scheme is the fastest and the most robust eigensolver for the target eigenvalue problems. Our findings promise to play an essential role in simulating photonic crystals.

ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Journal of Computational and Applied Mathematics - Volume 272, 15 December 2014, Pages 350–361
نویسندگان
, , , ,