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山西大学学报自然科学版 p
Journal of Shanxi UniversityNatSciEd
文章编号
用 精 细积分法求解非线性薛 定 谔 方 程
杨国全张素英
山西大学 物理与电子工程学院 理论物理研究所山西 太原
摘要 文章将精细积分法从求解线性定常结构动力系统推广应用于求解非线性薛定谔方程上首先将非线性薛
定谔方程变形为齐次方程的形式然后用精细积分法模拟其随时间的演化过程具体模拟了变系数非线性薛定谔
方程的解给出了两周期性孤子的相互作用情况及两个光脉冲的相互干涉情况通过具体算例说明该方法是可以
对非线性薛定谔方程所反应的问题进行模拟计算的并且有切实的效果
关键词非线性 schdinger 方程齐次方程精细积分方法
中图分类号O文献标识码A
引言
众所周知大多数非线性方程没有解析解因此多采用数值方法求解钟万勰
提出的精细积
分法可以有效地避免用计算机进行数值计算时引入的舍入误差该方法已被用于非线性动力学研
究中
对于非线性 Schrdinger 方程文献
给出了数值求解该类方程的多种方法如守恒型差
分格式CrankNicolson 格式等本文给出了采用精细积分法求解非线性 Schrdinger 方程 i
t
a
t
xx
a
ta
t
的具体思想并通过算例说明了该方法是可行的非线性方程广
泛应用于等离子体物理激光聚变和非线性光学的各种问题中对其进行数值求解有非常重要的意
义
齐次方程的精细积分
从常微分方程组的理论知求解齐次方程
x Axx x
如果 A 是常矩阵其通解可写成
x expAtx
取时间步长为 那么在一系列等步长的时刻
t
t
t
k
k
方程有数值解
x
k
expAx
k
Tx
k
k T expA
这样问题就归结到了指数矩阵 T expA的计算问题精细积分的基本思想是利用指数函数的
加法定理
expA expAm
m
收稿日期
基金项目国家自然科学基金
作者简介杨国全男山西应县人硕士生研究方向计算凝聚态物理Emailzhangsysxuedu
cn
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