Инд. авторы:	Прокопьева Л.Ю.
Заглавие:	Моделирование анизотропных метаматериалов с помощью параллельной реализации метода конечных объемов для решения нестационарных уравнений Mаксвелла
Библ. ссылка:	Прокопьева Л.Ю. Моделирование анизотропных метаматериалов с помощью параллельной реализации метода конечных объемов для решения нестационарных уравнений Mаксвелла // Вычислительные технологии. - 2009. - Т.14. - № 3. - С.58-68. - ISSN 1560-7534. - EISSN 2313-691X.
Внешние системы:	РИНЦ: 13074312;
Реферат:	rus: Представлен эффективный конечно-объемный метод для моделирования электромагнитных явлений в метаматериалах - искусственных наноструктурированных средах. Метод конечных объемов распараллелен для применения высокопроизводительных вычислений с помощью метода декомпозиции вычислительной области и модифицирован для моделирования сложных композитных материалов. Применение конечно-объемного метода демонстрируется на задаче моделирования гиперлинзы - оптического прибора на основе анизотропного метаматериала, который позволяет преодолеть дифракционный предел стандартной оптики. eng: Paper presents an effective FVTD method for modelling of the electromagnetic phenomena in metamaterials - artificial nanostructured media. FVTD is parallelized for HPC with the help of the domain decomposition approach. The method is modified for accurate modelling of complex composite media (such as most of metamaterials). These techniques are demonstrated on numerical modelling of hyperlens - strongly anisotropic metamaterial device that allows to overcome the diffraction limit of conventional optical imaging.
Ключевые слова:	metamaterials; anisotropic media; parallel computing; finite volume time domain method; Maxwell's equations; гиперлинза; метаматериалы; анизотропная среда; параллельные вычисления; метод конечных объемов; уравнения Максвелла; hyperlens;
Издано:	2009
Физ. характеристика:	с.58-68
Цитирование:	1. Veselago V.G. The electrodynamics of substances with simultaneously negative values of " and μ // Sov. Phys. Usp. 1968. Vol. 10, N 4. P. 509-514. 2. Pendry J.B. Negative refraction makes a perfect lens // Phys. Rev. Lett. 2000. Vol. 85, N 18. P. 3966-3969. 3. Smith D.R., Padilla W.J., Vier D.C. et al. Composite medium with simultaneously negative permeability and permittivity // Phys. Rev. Lett. 2000. Vol. 84, N 18. P. 4184-4187. 4. Shelby R.A., Smith D.R., Schultz S. Experimental verification of a negative index of refraction // Science. 2001. Vol. 292. P. 77-79. 5. Parazzoli C.G., Greegor R.B., Nielsen J.A. Performance of a negative index of refraction lens // Appl. Phys. Lett. 2004. Vol. 84, N 17. P. 3232-3234. 6. Shalaev V.M., Cai W., Chettiar U.K. еt al. Negative index of refraction in optical metamaterials // Opt. Lett. 2005. Vol. 30. P. 3356-3358. 7. Zhang S., Fan W., Panoiu N.C. et al. Experimental demonstration of near-infrared negative-index metamaterials // Phys. Rev. Lett. 2005. Vol. 95. Id. 137404. 8. Kildishev A.V., Cai W., Chettiar U.K. et al. Negative refractive index in optics of metal-dielectric composites // J. Opt. Soc. Am. B. 2006. Vol. 23. P. 423-433. 9. Zhang S., FanW., Malloy K.J., Brueck S.R.J. et al. Demonstration of metal-dielectric negative-index metamaterials with improved performance at optical frequencies // J. Opt. Soc. Am. B. 2006. Vol. 23, P. 434-438. 10. Jacob Z., Alekseyev L.V., Narimanov E. Optical Hyperlens: Far-field imaging beyond the diffraction limit // Opt. Express. 2006. Vol. 14. P. 8247-8256. 11. Salandrino A., Engheta N. Far-field subdiffraction optical microscopy using metamaterial crystals: Theory and simulations // Phys. Rev. B. 2006. Vol. 74. Id. 075103 12. Liu Z., Lee H., Xiong Y. et al. Optical hyperlens magnifying sub-diffraction-limited objects // Science. 2007. Vol. 315. P. 1686. 13. Smolyaninov I., Hung Y., Davis C. Magnifying superlens in the visible frequency range // Science. 2007. Vol. 315. P. 5819. 14. Kildishev A.K., Narimanov E.E. Impedance-matched hyperlens // Opt. Lett. 2007. Vol. 32, N 23. P. 3432-3434. 15. Greenleaf A., Lassas M., Uhlmann G. Anisotropic conductivities that cannot be detected by EIT // Physiol. Meas. 2003. Vol. 24. P. 413-419. 16. Pendry J.B., Schurig D., Smith D.R. Controlling electromagnetic fields // Science. 2006. Vol. 312. P. 1780. 17. Schurig D., Mock J.J., Justice B.J. et al. Metamaterial electromagnetic cloak at microwave frequencies // Science. 2006. Vol. 314. P. 977-980. 18. Zhang B., Chen H., Wu B.-I. et al. Response of a cylindrical invisibility cloak to electromagnetic waves // Phys. Rev. B. 2007. Vol. 76. Id. 121101. 19. Cai W., Chettiar U.K., Kildishev A.V., Shalaev V.M. Optical cloaking with metamaterials // Nat. Photonics. 2007. Vol. 1. P. 224-227. 20. Моделирование метаматериалов с помощью параллельной версии МКО 68 21. Cai W., Chettiar U.K., Kildishev A.V., Shalaev V.M. Designs for optical cloaking with high-order transformations // Optics Express. 2008. Vol. 16. P. 5444-5452. 22. Shankar V., Mohammadian A.H., Hall W.F. A time-domain, finite-volume treatment for the Maxwell equations // Electromagnetics. 1990. Vol. 10. P. 127-145. 23. Bonnet P., Ferrieres X., Paladian F. et al. Electromagnetic wave diffraction using a finite volume method // Electron. Lett. 1997. Vol. 33, N 1. P. 31-32. 24. Fumeaux C., Baumann D., Leuchtmann P., Vahldieck R. A generalized local timestep scheme for efficient FVTD simulations in strongly inhomogeneous meshes // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 2004. Vol. 52, N 3. P. 1067-1076. 25. Fumeaux C., Baumann D., Bonnet P., Vahldieck R. Developments of finite-volume techniques for electromagnetic modeling in unstructured meshes // 17th International Zurich Symposium on Electromagnetic Compatibility, 2006. 26. Firsov D. et al. High-Order FVTD on unstructured grids using an object-oriented computational engine // ACES J. 2007. Vol. 22, N 1. 27. Лебедев А.С., Федорук М.П., Штырина О.В. Конечно-объемный алгоритм решения нестационарных уравнений Максвелла на неструктурированной сетке // Журн. вычисл. математики и мат. физики. 2006. Т. 47, № 7. С. 1286-1301. 28. Berenger J.-P. A perfectly matched layer for the absorption of electromagnetic waves // J. of Comput. Phys. 1994. Vol. 114, N 2. P. 185-200. 29. Kaufmann T., Sankaran K., Fumeaux C., Vahldieck R. A review of perfectly matched absorbers for the Finite-Volume Time-Domain method // ACES J. 2008. Vol. 23, N 3. P. 184-192. 30. Прокопьева Л.Ю.,Шокин Ю.И., Лебедев А.С., Федорук М.П. Параллельная реализация метода конечных объемов для решения нестационарных уравнений Максвелла на неструктурированной сетке // Вычисл. технологии. 2007. Т. 12. Спецвыпуск 4. С. 59-69. [30] www.top500.org 31. Prokopyeva L.Yu., Shokin Yu.I., Lebedev A.S. et al. Parallel numerical modeling of modern optics devices // Proc. 3nd Russian-German Workshop, Novosibirsk, 2007. P. 93-107. 32. Prokopeva L.J., Lebedev A.S., Fedoruk M.P., Kildishev A.V. FVTD simulations of nano-structured plasmonic metamaterials // 24th Annual Review of Progress in Applied Computational Electromagnetics. March 30 - April 4, 2008. Canada, Niagara Falls. P. 562-566. 33. Лебедев А.С., Федорук М.П., Штырина О.В. Решение нестационарных уравнений Максвелла для сред с неоднородными свойствами методом конечных объемов // Вычисл. технологии. 2005. Т. 10, № 2. С. 60-73. 34. Shokin Yu.I., Lebedev A.S., Shtyrina O.V., Fedoruk M.P. Solution of Maxwell's equation on partially unstructured meshes // Notes on Numerical Fluid Mechanics and Multidisciplinary Design. 2006. Vol. 93. P. 1-13. 35. Fedoruk M.P., Lebedev A.S., Shokin Yu.I. Finite volume algorithm for nonstationary Maxwell equations on an unstructured grid // RJNAMM. 2007. Vol. 22, N 1. P. 1-18.