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    4. LightWave – Hochleistungsrechnen zur Simulation optischer Wellen

    LightWave – Hochleistungsrechnen zur Simulation optischer Wellen

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    LightWave – Hochleistungsrechnen zur Simulation optischer Wellen

    LightWave - Hochleistungsrechnen zur Simulation optischer Wellen

    (Drittmittelfinanzierte Gruppenförderung – Teilprojekt)

    Titel des Gesamtprojektes: Kompetenznetzwerk für wissenschaftliches Höchstleistungsrechnen in Bayern (KONWIHR)
    Projektleitung: Christoph Pflaum
    Projektbeteiligte: Christine Angelika Jandl, Kai Hertel
    Projektstart: 1. April 2009
    Projektende: 31. März 2011
    Akronym: LightWave
    Mittelgeber: Bayerische Forschungsstiftung
    URL:

    Abstract

    Optische Technologien sind eine Schlüsseltechnologie des 21. Jahrhunderts. Sie werden in der Medizintechnik, der Kommunikationstechnik, der Energietechnik und der Fertigungstechnik benötigt. Für viele dieser Anwendungen ist es hierbei wichtig zu wissen, wie sich optischen Wellen in Nanostrukturen verhalten. Hierzu sind Simulationen und insbesondere die numerische Lösung der Maxwellschen Gleichungen notwendig. Die numerische Lösung der Maxwellschen Gleichungen ist jedoch sehr rechenaufwendig, da jede Wellenlänge des Lichts durch ein genügend feines Gitter diskretisiert werden muss. Hochleistungsrechnen wird daher zur Weiterentwicklung von optischen Technologien immer wichtiger. Ziel des Projektes ist zum einen die Anpassung eines parallelen Codes zur effizienten Lösung der Maxwellschen Gleichungen auf Hochleistungsrechnern in München und Erlangen. Dieser parallele Code basiert auf der Bibliothek StaggExPDE. Diese verwendet Expression Templates, strukturierte Gitter und eine MPI und OpenMP Parallelisierung. Ein weiteres Projektziel ist die Anwendung des Maxwell-Lösers auf zwei wichtige Technologien. Diese sind zum einen die Simulation von optischen Wellen in Dünnschichtsolarzellen und zum anderen die die Simulation des optischen Lithographie-Prozesses bei der Chipherstellung.

    Publikationen

    • Pflaum C., Rahimi Z.:
      A finite difference frequency domain (FDFD) method for materials with negative permittivity
      ICEAA '09 (Turin, 14. September 2009 - 18. September 2009)
      In: Proceedings of International Conference of "Electromagnetics in Advanced Applications", 2009. ICEAA '09 2009
      DOI: 10.1109/TCE.2002.1037065
      URL: http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=5297314&isnumber=5297261&tag=1
    • Pflaum C., Rahimi Z.:
      Automatic Parallelization of Staggered Grid Codes with Expression Templates
      In: International Journal of Computational Science and Engineering 4 (2009), S. 306-313
      ISSN: 1742-7185
      DOI: 10.1504/IJCSE.2009.029166
      URL: http://www.inderscience.com/search/index.php?action=record&rec_id=29166&prevQuery=&ps=10&m=or
    • Pflaum C., Rahimi Z.:
      An iterative solver for the finite-difference frequency-domain (FDFD) method for the simulation of materials with negative permittivity
      In: Numerical Linear Algebra With Applications (2010), S. 1-18
      ISSN: 1070-5325
      DOI: 10.1002/nla.746
      URL: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nla.746/pdf

    Lehrstuhl für Elektronische Bauelemente
    FAU Erlangen-Nürnberg

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