|
|
Modelling of Pulse Propagation in Nonlinear Photonic Structures
Sterkhova, Anna ; Richter, Ivan (oponent) ; Samek, Ota (oponent) ; Petráček, Jiří (vedoucí práce)
The demand for more effective data-storage and faster signal processing is growing with every day. That is why the attention of the scientists is focused on the all-optical devices, which can improve the above mentioned requirements. Microring optical resonators are among the state of art devices, that are under consideration. There is a variety of numerical techniques to simulate processes occurring while the optical signal propagates in the microring resonator structure. They differ in its calculation effectivity, used approximations and possibilities of application. The aim of this work was to develop two simple and practical numerical methods for simulation of pulse propagation in nonlinear waveguide structures. It was also demanded, that opposed to the commonly known and frequently used finite-difference time-domain (FD-TD) method, the newly developed techniques could be easily applicable for the study of nonlinear structures based on microring resonators. That is why developed methods use some approximations, namely the slowly varying envelope approximation. The methods advantage is high speed and low requirements of computational resources. Both techniques are based on observation that waveguide structures that use microring optical resonators can be considered as composed of single waveguides and waveguide couplers. The first numerical technique solves coupled partial differential equations, which describe pulse envelope propagation in the structure. This method uses the “up-wind” scheme, which is suitable for the partial differential equations that describe the wave propagation. The second developed technique is derived from the first one. The difference between methods is in the treatment of the coupling between two waveguides. If in the first method the coupling is considered as the real one, distributed on the given length, in the second method the coupling is considered to be concentrated in one point. Due to this approximation it is possible to integrate the appropriate equations and achieve significant increase of calculation speed. Quasianalytical character of the second method enables also easy identification of different types of steady-state solutions. Due to these properties the second method was used to study spontaneous generation of optical pulses in the structures, consisting of coupled ring resonators. Both methods, which were developed during this work, represent fast and physically illustrative alternatives to the FD-TD, so it can be expected that these methods can play an important role during the research of nonlinear waveguide structures.
|
|
|
Analogový univerzální oscilátor s transadmitančními zesilovači
Kus, Václav ; Zaplatílek, Karel (oponent) ; Hruboš, Zdeněk (vedoucí práce)
Úkolem této diplomové práce je navrhnout analogový univerzální oscilátor s transadmitančními zesilovači. Pro studování chaotického chování dynamických systémů mohou být použity systémy třídy C. Jako vhodná cesta k modelování dynamických jevů, vznikajících v těchto systémech je vytvoření elektronického obvodu, který vykazuje stejné chování jako modelovaný systém. Po seznámení se se základními principy integrátorové syntézy systémů a prostudování zapojení často používaných funkčních bloků, byla navrhnuta koncepce univerzálního chaotického oscilátoru s využitím transadmitančních zesilovačů. Funkčnost tohoto obvodu byla ověřena simulací v programu PSpice. Typická vlastnost chaotického oscilátoru je extrémní citlivost na počáteční podmínky. Jakákoliv malá změna nastavovaných počátečních parametrů může vést k velké změně tvaru atraktoru. Výsledkem této diplomové práce je funkční vzorek univerzálního chaotického oscilátoru, kterým bylo ověřeno dynamické chování zadaných diferenciálních rovnic.
|
|
|
Realizace matematického modelu cirkulace vzduchu formou elektronického obvodu
Bürger, David ; Šotner, Roman (oponent) ; Petržela, Jiří (vedoucí práce)
Tato semestrální práce se zabývá implementací matematického modelu známého jako modifikovaný Lorenzův systém, a to formou elektronického obvodu se soustředěnými parametry. Dynamický systém je autonomní, deterministický a je popsán soustavou tří obyčejných diferenciálních rovnic prvního řádu. Cílem je dosažení tří různých realizací, z nichž každá má specifické vlastnosti. V prvním případě se jedná o kanonickou realizace ve smyslu integrátorového blokového schématu a interní parametry systému jsou nastavovány třemi potenciometry. Druhé zapojení představuje modifikaci směrem k nezávislému nastavování všech parametrů systému a tím k možnosti sledování vlivu těchto parametrů na dynamickou evoluci řešení modelu. Poslední obvod, na rozdíl od obou předchozích, pracuje v čistě proudovém režimu.
|
|
|
Unconventional Signals Oscillators
Hruboš, Zdeněk ; Galajda, Pavol (oponent) ; Štork, Milan (oponent) ; Petržela, Jiří (vedoucí práce)
The doctoral thesis deals with electronically adjustable oscillators suitable for signal generation, study of the nonlinear properties associated with the active elements used and, considering these, its capability to convert harmonic signal into chaotic waveform. Individual platforms for evolution of the strange attractors are discussed in detail. In the doctoral thesis, modeling of the real physical and biological systems exhibiting chaotic behavior by using analog electronic building blocks and modern functional devices (OTA, MO-OTA, CCII±, DVCC±, etc.) with experimental verification of proposed structures is presented. One part of theses deals with possibilities in the area of analog–digital synthesis of the nonlinear dynamical systems, the study of changes in the mathematical models and corresponding solutions. At the end is presented detailed analysis of the impact and influences of active elements parasitics in terms of qualitative changes in the global dynamic behavior of the individual systems and possibility of chaos destruction via parasitic properties of the used active devices.
|
|
|
Analysis of Logistic Maps
Adeleke, Joshua Owolabi ; Šremr, Jiří (oponent) ; Řehák, Pavel (vedoucí práce)
A logistic map is related to a discrete logistic equation. Unlike its continuous counterpart, a logistic difference equation exhibits very complicated dynamics including chaotic behavior. This work thus investigated the qualitative behavior of the logistic map by employing some mathematical tools. This dynamics was studied systematically, in such a way that its nature from the pure form to the point when it got complicated to deal with were studied closely. Furthermore, the concept of conjugacy was employed at the point when its analytic computation posed to be complicated, with which its characteristics were further revealed. Notable inferences were made, among which is the description of the chaotic behavior of the logistic map as revealed by its conjugacy with the tent map. Thus, in course of this study, other tool for investigating the chaotic behavior of the logistic map was remarked, which is the symbolic dynamic, with which future study on the logistic map can take up on.
|
|
| |
|
|
Bifurcations in a chaotic dynamical system
Kateregga, George William ; Tomášek, Petr (oponent) ; Nechvátal, Luděk (vedoucí práce)
Dynamical systems possess an interesting and complex behaviour that have attracted a number of researchers across different fields, such as Biology, Economics and most importantly in Engineering. The complex and unpredictability of nonlinear customary behaviour or the chaotic behaviour, makes it strange to analyse them. This thesis presents the analysis of the system of nonlinear differential equations of the so--called Lu--Chen--Cheng system. The system has similar dynamical behaviour with the famous Lorenz system. The nature of equilibrium points and stability of the system is presented in the thesis. Examples of chaotic dynamical systems are presented in the theory. The thesis shows the dynamical structure of the Lu--Chen--Cheng system depending on the particular values of the system parameters and routes to chaos. This is done by both the qualitative and numerical techniques. The bifurcation diagrams of the Lu--Chen--Cheng system that indicate limit cycles and chaos as one parameter is varied are shown with the help of the largest Lyapunov exponent, which also confirms chaos in the system. It is found out that most of the system's equilibria are unstable especially for positive values of the parameters $a, b$. It is observed that the system is highly sensitive to initial conditions. This study is very important because, it supports the previous findings on chaotic behaviours of different dynamical systems.
|
|
|
Řešení obyčejných diferenciálních rovnic neceločíselného řádu metodou Adomianova rozkladu
Šustková, Apolena ; Řehák, Pavel (oponent) ; Nechvátal, Luděk (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá řešením obyčejných diferenciálních rovnic neceločíselného řádu metodou Adomianova rozkladu. Část práce se proto věnuje teorii rovnic obsahující neceločíselné diferenciální operátory, zejména operátor Caputův. Další část je věnována samotné metodě Adomianova rozkladu, jejím vlastnostem a implementaci na Chenův systém. Práce se rovněž zabývá bifurkační analýzou tohoto systému, a to jak pro celočíselný, tak pro neceločíselný případ. Jedním z cílů práce je objasnění rozporu v literatuře, který se týká neceločíselného Chenova systému, kdy experimenty založeny na použití Adomianova rozkladu dávají pro jisté vstupní parametry zcela odlišné výsledky v porovnání s numerickými metodami. Objasnění tohoto rozporu se opírá o novější teoretické poznatky z oblasti neceločíselných diferenciálních rovnic a jejich soustav. Závěry jsou podpořeny numerickými experimenty, při jejich tvorbě bylo využito vlastního kódu implementujícího Adomianův rozklad na Chenův systém.
|
|
|
In dust we trust
Rujbr, Kamil ; Opekar), Ondřej (oponent) ; Rathouský, Luděk (vedoucí práce)
Skrze papíry a plátna vyprávím příběh každodenní závislosti, která nás obklopuje. Vycházím z osobních pocitů a nasávám atmosféru města a míst z okraje společnosti. Toto téma zobrazuji formou abstraktní kresby a malby, ve kterých jsou zobrazeny určité fáze a procesy. Zachycuji chaos do nových forem, aby obraz ani v rámci technologicky zdokonalované a všemi směry expandující vizuální kultury neztratil živost, smysl a kritické opodstatnění pro svou další existenci. Obrazy a kresby jsou návštěvou do světa lidí, kterých na světě není většina a všichni jsou svým způsobem strašně osamělí a ztracení.
|
|
|
Ekvivalentní obvodové realizace jednoduchých chaotických oscilátorů
Kobza, Jaromír ; Dostál, Tomáš (oponent) ; Petržela, Jiří (vedoucí práce)
Předmětem této práce je obvodová realizace autonomních chaotických RC oscilátorů s nelineárním prvkem a seznámení se základními pojmy a problematikou tohoto typu oscilátorů. Vše se týká jednoho universálního obvodu, který je na základě změny vstupních parametrů schopen generovat mnoho chaotických atraktorů. Návrh zahrnuje generování parametrů obecného elektronického obvodu z matematické simulace diferenciálních rovnic dynamického systému. Dále se blíže zaměřuje na převedení těchto parametrů do funkční konfigurace samotného obvodu a jeho simulaci ve vybraném obvodovém simulátoru. Posledním úkolem je dosažení chaotických atraktorů u reálných obvodů a jejich měření osciloskopem a spektrálním analyzátorem. Součástí tohoto měření je ukázka vybraných zachycených typů atraktorů a zachycení spektra chaotického RC oscilátoru.
|
host ::
RSS.