Vortrag zur Bachelorarbeit
Effiziente Implementierung der Split-Step-Fourier-Methode mittels
Grafikprozessoren

Benedikt Leible (Supervisor: Florian Wäckerle)

Monday, November 11, 2013, 4:30 pm
Uni West, Room 43.2.101

Die Simulation faseroptischer Übertragungssysteme spielt eine zentrale Rolle in der Forschung hinsichtlich einer optimalen Systemauslegung. Allerdings ist eine analytische Lösung der nichtlinearen Schrödingergleichung (engl. nonlinear Schrödinger equation, NLSE), welche die Impulsausbreitung in Einmodenfasern beschreibt, lediglich unter bestimmten Randbedingungen möglich. Deswegen wird typischerweise die sog. „Split-Step-Fourier-Methode“ (SSFM) zur numerischen Lösung der NLSE eingesetzt. Die SSFM basiert auf der Idee, die Faser in hinreichend kleine Segmente aufzuteilen um die linearen und nichtlinearen Effekte (im Frequenz- bzw. Zeitbereich) näherungsweise unabhängig voneinander zu betrachten. Folglich ist der Berechnungsaufwand von einer Vielzahl an Fouriertransformationen dominiert. Herr Leible erhält die Aufgabe, die Split-Step-Fourier-Methode zur numerischen Lösung der nichtlinearen Schrödingergleichung unter Berücksichtigung von Polarisationseffekten auf hochgradig parallelisierten Grafikprozessoren zu implementieren. In diesem Zusammenhang sind entsprechende Konzepte zur parallelisierten Berechnung der SSFM auszuarbeiten. Ferner gilt es sowohl den Geschwindigkeitsgewinn, als auch den Einfluß auf die Berechnungsgenauigkeit im Vergleich zu einer CPU-basierten Referenzimplementierung zu analysieren. Als Hilfsmittel für numerische Untersuchungen und Simulationen steht MATLAB und CUDA zur Verfügung. Auf eine klare und effiziente Programmierung und ausführliche Dokumentation wird besonderer Wert gelegt.