Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
§ 5.8. Анализ нелинейных волновых полей методом обратной задачи рассеянияРассмотренный в предыдущих параграфах широкий круг проблем, связанных с выявлением предельных возможностей оптических информационных систем, передачей солитонов на сверхдальние расстояния и т. д., предъявляет особые требования к точности математических методов описания соответствующих процессов. Традиционные прямые методы решения уравнений шредингеровского типа (сеточные и спектральные [50]) позволяют достоверно вычислять волновые поля на расстояниях, не превышающих нескольких дисперсионных длин. Сеточная дисперсия или искусственная периодизация решения приводит к появлению артефактов. Наибольшие трудности возникают при решении стохастических задач самовоздействия в дальнем поле Теоретической основой для адекватного анализа нелинейных волновых полей в дальнем поле служит аппарат обратной задачи рассеяния [8], который по существу является нелинейным обобщением спектрального подхода, кратко рассмотренного в § 2.6. Приведем ключевые моменты этого метода, необходимые для последующего изложения практических приложений. Рассмотрим задачу Коши для нелинейного уравнения Шредингера, записанного в традиционной математической форме (5.2.1):
с начальным условием Согласно методу обратной задачи, уравнению (1) ставится в соответствие линейная задача рассеяния
в которую искомое решение удовлетворяют асимптотическим соотношениям
при Связь между функциями
коэффициенты которой зависят только от
которое можно интерпретировать как связь между амплитудами волн: падающей из Отметим, что при комплексных значениях спектрального параметра Подчеркнем, что если
а коэффициент а от Солитонное решение
где
где Соотношение энергий солитонной и несолитонной частей решения можно установить, обратившись к нелинейному обобщению теоремы Парсеваля, согласно которому
Первый член в правой части этого равенства соответствует энергии солитонной части решения (дискретный спектр), второй — несолитонной части (непрерывный спектр). Эта теорема позволяет установить соотношение между фурье-спектром и его нелинейным аналогом, определяемым коэффициентом При конечном
в которой вектор-столбец
где
штрихом обозначено дифференцирование по К сожалению, аналитическое вычисление данных рассеяния и, следовательно, восстановление
где импульсов методом обратной задачи проведено в [10] в связи с задачей о самосжатии (рис. 5.1). В [35, 36] аналогичная техника применялась при анализе суперпозиции двух разнесенных во времени солитонов. Круг практически важных задач, которые можно эффективно решать с помощью метода обратной задачи рассеяния, значительно расширился после разработки эффективных численных методик нахождения данных рассеяния и восстановления по ним
Рис. 5.20. Солитонный спектр гауссовского импульса (сплошные линии) в сравнении с На каждом сегменте разбиения
где как произведение частичных матриц,
Выделяя из этой матрицы коэффициенты Рис. 5.21. (см. скан) Солитонная составляющая шумового импульса: а — начальный профиль интенсивности и фазы; Иллюстрацией солитонного спектра может служить рис. 5.20, на котором для гауссовского импульса Развитые методики позволяют решить ряд важных задач стохастического самовоздействия, которым посвящены последующие параграфы.
|
1 |
Оглавление
|