Frank Schmidt – författare

Simulation and modeling using numerical methods is one of the key instruments in any scientific work. In the field of photonics, a wide range of numerical methods are used for studying both fundamental optics and applications such as design, development, and optimization of photonic components. Modeling is key for developing improved photonic devices and reducing development time and cost.

Choosing the appropriate computational method for a photonics modeling problem requires a clear understanding of the pros and cons of the available numerical methods. Numerical Methods in Photonics presents six of the most frequently used methods: FDTD, FDFD, 1+1D nonlinear propagation, modal method, Green’s function, and FEM.

After an introductory chapter outlining the basics of Maxwell’s equations, the book includes self-contained chapters that focus on each of the methods. Each method is accompanied by a review of the mathematical principles in which it is based, along with sample scripts, illustrative examples of characteristic problem solving, and exercises. MATLAB® is used throughout the text.

This book provides a solid basis to practice writing your own codes. The theoretical formulation is complemented by sets of exercises, which allow you to grasp the essence of the modeling tools.

Simulation and modeling using numerical methods is one of the key instruments in any scientific work. In the field of photonics, a wide range of numerical methods are used for studying both fundamental optics and applications such as design, development, and optimization of photonic components. Modeling is key for developing improved photonic devices and reducing development time and cost.

Choosing the appropriate computational method for a photonics modeling problem requires a clear understanding of the pros and cons of the available numerical methods. Numerical Methods in Photonics presents six of the most frequently used methods: FDTD, FDFD, 1+1D nonlinear propagation, modal method, Green’s function, and FEM.

After an introductory chapter outlining the basics of Maxwell’s equations, the book includes self-contained chapters that focus on each of the methods. Each method is accompanied by a review of the mathematical principles in which it is based, along with sample scripts, illustrative examples of characteristic problem solving, and exercises. MATLAB® is used throughout the text.

This book provides a solid basis to practice writing your own codes. The theoretical formulation is complemented by sets of exercises, which allow you to grasp the essence of the modeling tools.

Die Fähigkeit von Bildern, ästhetische Normen zu unterlaufen und künstlerische Konventionen in Frage zu stellen, steht im Zentrum der Forschungen des Kunsthistorikers Jürgen Müller, dem diese Festschrift zum 60. Geburtstag gewidmet ist. Zahlreiche Beiträge langjähriger Weggefährtinnen und Weggefährten bieten neue Interpretationen bekannter und unbekannter Meisterwerke, in denen der erste Anschein sich oft genug in sein Gegenteil verkehrt.

Jürgen Müller ist seit 2003 Inhaber der Professur für Mittlere und Neuere Kunstgeschichte an der TU Dresden. Er hat maßgebliche Monographien und Studien zu Pieter Bruegel d. Ä., Rembrandt und Caravaggio verfasst und zahlreiche wissenschaftliche Sammelbände und Ausstellungskataloge herausgegeben. Weit über akademische Kreise hinaus bekannt wurde er durch seine Herausgeberschaft der Dekaden-Filmbände im Taschen Verlag.

Wie Frank Schmidt in diesem Lehrbuch zeigt, ist Meteorologie noch mehr als ein Handwerk! Angesichts der großen Familie nationaler und größerräumiger Vorhersagemodelle mit Modulen und Parametern, offen für aktuelle Messungen, und angesichts des technologischen Fortschritts mit Radar- und Satellitenbeobachtung könnte man das fast vergessen haben.

Tatsächlich zeigt die Dynamik, das Herz der Modelle, bei sensiblen Abschätzungen und Feinabstimmungen solcher Modelle erstaunlich variierende Ergebnisse. Es existiert eine Vielfalt zu überdenkender Zusammenhänge und auszulotender Grenzen, und das selbst schon im Grundlegenden und Linearen. Das wird durch nichts so anschaulich dargestellt wie durch spektrale Methoden.

Zunächst werden grundlegende dynamische Gleichungen quasi axiomatisch gegeben und dann für verschiedene Größenordnungen der Bewegung dynamische Äquivalenzklassen definiert, die meteorologischen Modelle.

Kugelflächenfunktionen werden elementar als Polynome der sphärischen Polarkoordinaten eingeführt und die globalen dynamischen Operationen als Rekursionen dieser Polynome identifiziert. Damit wird die sphärische Symmetrie per definitionem respektiert, insbesondere auch eingebettet in den Torus oder mit regional erhöhter Auflösung. Angefangen bei diesen globalen Symmetrien gilt es auch zu arbeiten mit der vertikalen Struktur, mit Eigenschwingungen bei variierenden Modellen, Schichtungen, Randstrukturen und Anregungen. Bei Überlappung von Rossby- und Schwerewellen treten Instabilitäten auf. Adaptationen von Frequenzen ergeben sich auflösungsabhängig. Barokline Instabilität erscheint von der synoptischen Skala bis in kleinste Skalen fortgesetzt, soweit das Modell trägt.

Kaum bewusst gewordene Instabilitäten und unerwünschte Dämpfungen finden sich bei etablierten Zeititerationen, Defizite für Lorenz''sche "Klimaprognosen". Bekannte statistische Verfahren der Analyse entpuppen sich als Strukturen von aufregend vielfach überlagerten Mannigfaltigkeiten. Höchste Effizienz der Prognose wird elementar realisiert.