Physics‐Informed Neural Network for Nonlinear Dynamics in Fiber Optics

非线性系统 人工神经网络 物理 孤子 偏微分方程 光纤 解算器 反向传播 计算机科学 应用数学 光学 人工智能 量子力学 数学 程序设计语言
作者
Xiaotian Jiang,Danshi Wang,Qirui Fan,Min Zhang,Chao Lü,Alan Pak Tao Lau
出处
期刊:Laser & Photonics Reviews [Wiley]
卷期号:16 (9) 被引量:126
标识
DOI:10.1002/lpor.202100483
摘要

Abstract A physics‐informed neural network (PINN) that combines deep learning with physics is studied to solve the nonlinear Schrödinger equation for learning nonlinear dynamics in fiber optics. A systematic investigation and comprehensive verification on PINN for multiple physical effects in optical fibers is carried out, including dispersion, self‐phase modulation, and higher‐order nonlinear effects. Moreover, both the special case (soliton propagation) and general case (multipulse propagation) are investigated and realized with PINN. In existing studies, PINN is mainly effective for a single scenario. To overcome this problem, the physical parameters (i.e., pulse peak power and amplitudes of subpulses) are hereby embedded as additional input parameter controllers, which allow PINN to learn the physical constraints of different scenarios and perform good generalizability. Furthermore, PINN exhibits better performance than the data‐driven neural network using much less data, and its computational complexity (in terms of number of multiplications) is much lower than that of the split‐step Fourier method. The results show that PINN is not only an effective partial differential equation solver, but also a prospective technique to advance the scientific computing and automatic modeling in fiber optics.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
高高孤云完成签到,获得积分10
1秒前
FashionBoy应助simey采纳,获得10
1秒前
油柑美式发布了新的文献求助20
2秒前
4秒前
5秒前
lsw发布了新的文献求助10
6秒前
whisper完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
9秒前
雨姐科研发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
10秒前
12秒前
12秒前
13秒前
背后颖发布了新的文献求助10
15秒前
完美世界应助正直的愚志采纳,获得30
15秒前
anugraphics发布了新的文献求助30
16秒前
皇清膳完成签到,获得积分10
16秒前
斯文败类应助学一下吧采纳,获得10
16秒前
皮皮帅发布了新的文献求助10
16秒前
dde发布了新的文献求助10
17秒前
17秒前
Lizhe完成签到,获得积分10
19秒前
羊羊羊完成签到,获得积分10
19秒前
dde发布了新的文献求助50
20秒前
Focus应助muzi采纳,获得10
22秒前
所所应助Knowledge采纳,获得10
22秒前
香蕉觅云应助景胜杰采纳,获得10
23秒前
23秒前
24秒前
任雨光完成签到,获得积分10
24秒前
英姑应助0verloader采纳,获得10
24秒前
24秒前
杨雄辉完成签到,获得积分10
24秒前
25秒前
可爱的函函应助含蓄觅山采纳,获得10
25秒前
酷波er应助皮皮帅采纳,获得10
26秒前
完美世界应助150采纳,获得10
27秒前
27秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
The anomeric effect 1314
Principles of town planning: translating concepts to applications 1000
Navigating Normative Orders. Interdisciplinary Perspectives 800
1 Peter and Christ's Descent to the Dead in Its Early Christian Reception 700
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7737182
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9286565
关于积分的说明 20178687
捐赠科研通 7315120
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3305479
关于科研通互助平台的介绍 2457802
邀请新用户注册赠送积分活动 2314969