УДК 519.64+519.86:53.072
ЗАДАЧИ, МЕТОДЫ И АЛГОРИТМЫ В МОДЕЛЯХ ФИЗИЧЕСКИХ ОСНОВ ЭЛЕМЕНТОВ
ОПТИЧЕСКИХ КОМПЬЮТЕРОВ
Аннотация. Рассмотрены два варианта задач, возникающих при разработке оптических компьютеров. Первый вариант связан с математическим исследованием проблем оптической бистабильности при многопучковом взаимодействии лазерного излучения в нелинейных средах. Существование оптической бистабильности подтверждено результатами решения краевой задачи для системы нелинейных обыкновенных дифференциальных уравнений. В общем случае нестационарного процесса задача сведена к решению системы двух нелинейных интегральных уравнений относительно комплексных амплитуд интерференционных картин. Исследованию процессов поглощения и рассеяния света наноматериалами посвящен второй вариант задач. В результате получено многомерное интегральное уравнение относительно комплексной амплитуды электрического поля. Принципиально важной особенностью этого уравнения является его сингулярность внутри наночастицы.
Ключевые слова: бистабильность, оптический компьютер, математическая модель, лазерное взаимодействие, интегральное уравнение.
ПОЛНЫЙ ТЕКСТ
Старков Вячеслав Николаевич,
доктор физ.-мат. наук, ведущий научный сотрудник Института физики НАН Украины, Киев,
vjachnikstar@gmail.com
Томчук Петр Михайлович,
чл.-кор. НАН Украины, доктор физ.-мат. наук, профессор, заведующий отделом Института физики НАН Украины, Киев,
ptomchuk@iop.kiev.ua
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Оптическая обработка информации. Под ред. Д. Кейсесента. Москва: Мир, 1980. 350 с.
- Исихара С. Оптические компьютеры: Новая эра науки. Москва: Наука, 1992. 96 c.
- IBM создала оптический процесор. URL: http://www.cybersecurity.ru/it/145951.html.
- Белов П.А., Беспалов В.Г., Васильев В.Н., Козлов С.А., Павлов А.В., Симовский К.Р., Шполянский Ю.А. Оптические процессоры: достижения и новые идеи. Проблемы когерентной и нелинейной оптики. СПб.: ИТМО, 2006. 266 с.
- Колесниченко Д.Н. Оптические процессоры от и до. Хакер Спец. 2006. № 55. С. 13–25.
- Корешев С.Н. Голограммные оптические элементы и устройства. СПб.: ИТМО, 2008. 134 с.
- Startup with optical solver supercomputer targets 17 exaFLOPS by 2020. URL: https://www.nextbigfuture.com/2014/08/startup-with-optical-solver.html .
- Гиббс Х. Оптическая бистабильность. Управление cветом с помощью света. Москва: Мир, 1988. 520 с.
- Кухтарев Н.В., Одулов С.Г. Обращение волнового фронта при четырехволновом взаимодействии в средах с нелокальной нелинейностью. Письма в ЖЭТФ. 1979. Т. 30, № 1. С. 6–11.
- Кухтарев Н.В., Старков В.Н. Оптическая бистабильность при обращении волнового фронта световых пучков в электрооптических кристаллах с диффузионной нелинейностью. Письма в журн. техн. физики. 1981. Т. 7, № 11. С. 692–695.
- Старков В.Н. О многозначности решения задачи обращения волнового фронта лазерных пучков в электрооптических кристаллах. Вычислит. математика. 1982. № 2. С. 41–42.
- Старков В.Н. Конструктивные методы вычислительной физики в задачах интерпретации. Київ: Наук. думка, 2002. 264 с.
- White J.O., Cronin-Golomb M., Fisher B. Coherent oscillation by self-induced gratings in the photorefractive crystals . Applied Phys. Letters. 1982. Vol. 40, N 6. P. 450–452.
- Кухтарев Н.В. Самосогласованная теория объемной динамической голографии: Автореф. дис. … д-ра физ-мат. наук. Ин-т физики АН УССР. Киев, 1983. 30 с.
- Винецкий В.Л., Кухтарев Н.В., Одулов С.Г., Соскин М.С. Динамическая самодифракция когерентных световых пучков. УФН. 1979. Т. 129, № 1. С. 113–137.
- Винецкий В.Л., Кухтарев Н.В., Семенец Т.И. Кинетика динамической самодифракции световых пучков в объемных средах с локальным откликом. Квантовая электроника. 1981. Т. 8, № 1. С. 217–220.
- Зельдович Б.Я., Лернер П.Б., Немкова Е.А. Нестационарный энергообмен двух попутных когерентных волн в нелинейной среде. Квантовая электроника. 1987. Т. 14, № 12. С. 2502–2508.
- Метаматериалы и структурно организованные среды для оптоэлектроники, СВЧ-техники и нанофотоники. Отв. редакторы Шабанов В.Ф., Зырянов В.Я. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2013. 368 с.
- Климов В.В. Наноплазмоника. Москва: Наука, 2010. 480 c.
- Венгер Є.Ф., Гончаренко А.В., Дмитрук М.Л. Оптика малих частинок і дисперсних середовищ. Київ: Наук. думка, 1999. 348 с.
- Fedorovich R.D., Naumovets A.G., Tomchuk P.M. Electron and light emission from island metal films and generation of hot electrons in nanoparticles. Physics Reports. 2000. Vol. 328, N 2–3. P. 73–179.
- Tomchuk P.M., Tomchuk B.P. Optical absorption of small metal particles. Journal of Experimental and Theoretical Physics. 1997. Vol. 112, N 2 (8). P. 661–678.
- Tomchuk P.M., Grigorchuk N.I. Shape and size effects on the energy absorption by small metallic particles. Phys. Rev. B. 2006. Vol. 73, Iss. 15. 155423. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevB. 73.155423
- Mie G. Beitrgezur Optik trber Medien. Ann. d. Physik. 1908. Vol. 25. P. 377–445.
- Томчук П.М., Старков В.М., Бутенко Д.В. Інтегральні рівняння в загальній теорії поглинання і розсіяння світла металевими нанокластерами. Укр. фiз. журн. 2017. Т. 62, № 8. С. 701–712.
