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Solving partial differential equations with waveguide-based metatronic networks

Advanced Photonics Nexus 2024年第5期3卷 89-101页

作者： Ross Glyn MacDonald Alex Yakovlev Victor Pacheco-Peña Newcastle University School of Mathematics Statistics and PhysicsUnited Kingdom Newcastle University School of EngineeringUnited Kingdom

Photonic computing has recently become an interesting paradigm for high-speed calculation of computing processes using light-matter ***,we propose and study an electromagnetic wave-based structure with the ability to calculate the solution of partial differential equations(PDEs)in the form of the Helmholtz wave equation,∇^(2)(x,y)T+k^(2)(x,y)=0,with k as the *** do this,we make use of a network of interconnected waveguides filled with dielectric *** so doing,it is shown how the proposed network can mimic the response of a network of T-circuit elements formed by two series and a parallel impedances,i.e.,the waveguide network effectively behaves as a metatronic *** in-depth theoretical analysis of the proposed metatronic structure is presented,showing how the governing equation for the currents and impedances of the metatronic network resembles that of the finite difference representation of the Helmholtz wave *** studies are then discussed including the solution of PDEs for Dirichlet and open boundary value problems,demonstrating how the proposed metatronic-based structure has the ability to calculate their solutions.

关键词： metatronics photonics light analogue computing partial differential equations

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