一种激光非线性传输并行仿真方法

摘要

本发明涉及一种激光非线性传输并行仿真方法。当前强激光在透明介质中可以保持强光强传输千米以上，但仿真计算效率低很难达到预测应用的要求而提出的。本基于分步傅里叶方法，显著提高了强激光非线性传输的仿真速度，22个CPU核心运算速度可提高20倍，仿真强激光在空气中传输一千米只需一天时间，满足应用要求。具体方案为(1)确定强激光光束参数以及介质参数，确定仿真的空间域和时间域，确定要调度的CPU数量。(2)同时划分时间域和空间域为每个CPU分配相应的时间向量和空间向量。(3)每个CPU在确定的空间向量和时间向量交替运行，根据数据交换最少原则确定CPU在空间向量还是在时间向量运行。

主权项

一种激光非线性传输并行仿真方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：确定激光光束参数以及介质参数，根据激光参数和介质参数建立非线性薛定谔方程，确定仿真空间域和时间域，确定调度的CPU数量；剖分网格，计算初始脉冲；根据时间域和与强激光传输方向垂直的空间域为CPU分配时间向量和空间向量，每个CPU对应一个时间向量和空间向量；把计算任务分配给P个CPU；每个CPU按时间向量并行计算非线性薛定谔方程用Crank‑Nicholson差分格式离散生成的离散矩阵,按空间向量并行求解1‑按时间向量并行求解‑按空间向量并行求解，每个过程每个CPU独立完成其划分时间向量或空间向量的任务；等待P个CPU完成仿真运算，并查看缓冲区将仿真结果存储到硬盘；所述P个CPU中每个CPU的仿真方法如下：每个CPU按时间向量并行计算非线性薛定谔方程用Crank‑Nicholson差分格式离散生成的离散矩阵；按空间向量仿真1‑等待‑按时间向量求解‑等待‑按空间向量仿真2，每个过程每个CPU独立完成其划分任务；按空间向量求解模块1为传统分步傅里叶方法中非线性求解模块和傅里叶变换的组合，按时间向量求解模块为线性模块中的在频域中求解模块，按空间向量求解模块2为传统分步傅里叶方法中的逆傅里叶变换和非线性求解模块组合；如果仿真结果为需要的数据，则将仿真结果输出到缓冲区。