Approximate-analytic optical soliton solutions of a modified-Gerdjikov–Ivanov equation: modulation instability
Description
Abstract The Gerdjikov–Ivanov equation (GIE) occupied a remarkable area of research in the literature. In the present work, a modified GIE (MGIE) is considered which is new and was not studied in the literature. Also, the modified-unified method (MUM) is used to obtain approximate analytic solutions (AASs) of MGIE. Up to our knowledge, no AASs for non-integrable complex field equation were found up to now. Thus the AASs found, here, are novel. The UM addresses finding the exact solutions to integrable equations. In this sense as no exact solution for MGIE exists, consequently, it is not integrable. So, here, approximate analytic optical soliton solutions are invoked. The UM stands for expressing the solution of nonlinear evolution equations in polynomial and rational forms in an auxiliary function (AF) with an appropriate auxiliary equation. For finding exact solutions by the UM, the coefficients of the AF, with all powers, are set equal to zero, For a non-integrable equation, only approximate solutions are affordable. In this case, we are led to utilizing the MUM. Herein, non-zero coefficients (residue terms (RTs)) are considered as errors, which are space and time-independent. It is worth mentioning that, this is in contrast to the errors found by the different numerical methods, where they are space and time-dependent. Further, in the present case, the maximum error is controlled via an adequate choice of the parameters in the RTs. These solutions are displayed in graphs. Breather soliton, chirped soliton and M-shape soliton, among others, are observed. Furthermore, modulation instability (MI) is studied and it is found MI triggers when the coefficient of the nonlinear dispersion exceeds a critical value.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
الملخص احتلت معادلة جيرجيكوف- إيفانوف (GIE) مجالًا ملحوظًا من البحث في الأدبيات. في العمل الحالي، يعتبر GIE المعدل (MGIE) جديدًا ولم تتم دراسته في الأدبيات. أيضًا، يتم استخدام الطريقة الموحدة المعدلة (MUM) للحصول على حلول تحليلية تقريبية (AASs) لـ MGIE. على حد علمنا، لم يتم العثور على AASs لمعادلة المجال المعقد غير المعقد حتى الآن. وبالتالي فإن AASs الموجودة، هنا، جديدة. يتناول UM إيجاد الحلول الدقيقة للمعادلات القابلة للتكامل. وبهذا المعنى، نظرًا لعدم وجود حل دقيق لـ MGIE، فإنه بالتالي غير قابل للتكامل. لذلك، هنا، يتم استدعاء حلول المنعزل البصري التحليلي التقريبي. يرمز UM إلى التعبير عن حل معادلات التطور غير الخطية في أشكال متعددة الحدود وعقلانية في دالة مساعدة (AF) مع معادلة مساعدة مناسبة. لإيجاد حلول دقيقة من قبل UM، يتم تعيين معاملات AF، مع جميع القوى، مساوية للصفر، بالنسبة للمعادلة غير القابلة للتدرج، تكون الحلول التقريبية فقط ميسورة التكلفة. في هذه الحالة، نحن مدفوعون إلى الاستفادة من MUM. هنا، تعتبر المعاملات غير الصفرية (مصطلحات البقايا (RTs)) أخطاء، وهي مستقلة عن المكان والزمان. تجدر الإشارة إلى أن هذا على النقيض من الأخطاء التي وجدتها الطرق العددية المختلفة، حيث تعتمد على المكان والزمان. علاوة على ذلك، في الحالة الحالية، يتم التحكم في الحد الأقصى للخطأ من خلال اختيار مناسب للمعلمات في RTs. يتم عرض هذه الحلول في الرسوم البيانية. لوحظت عزلة التنفس، والعزلة المزقزقة، والعزلة على شكل حرف M، من بين أمور أخرى. علاوة على ذلك، يتم دراسة عدم استقرار التضمين (MI) ويتم العثور على محفزات MI عندما يتجاوز معامل التشتت غير الخطي قيمة حرجة.Translated Description (French)
Résumé L'équation de Gerdjikov-Ivanov (gie) occupait un domaine de recherche remarquable dans la littérature. Dans le présent travail, on considère un gie modifié (MGIE) qui est nouveau et qui n'a pas été étudié dans la littérature. En outre, la méthode unifiée modifiée (MUM) est utilisée pour obtenir des solutions analytiques approximatives (AAS) de MGIE. À notre connaissance, aucun SAA pour équation de champ complexe non intégrable n'a été trouvé jusqu'à présent. Ainsi, les SAA trouvés, ici, sont nouveaux. L'UM aborde la recherche des solutions exactes aux équations intégrables. En ce sens qu'il n'existe pas de solution exacte pour MGIE, par conséquent, elle n'est pas intégrable. Ainsi, ici, des solutions analytiques approximatives de solitons optiques sont invoquées. L'UM signifie exprimer la solution d'équations d'évolution non linéaires sous des formes polynomiales et rationnelles dans une fonction auxiliaire (AF) avec une équation auxiliaire appropriée. Pour trouver des solutions exactes par l'UM, les coefficients de l'AF, avec toutes les puissances, sont fixés à zéro. Pour une équation non intégrable, seules les solutions approximatives sont abordables. Dans ce cas, nous sommes amenés à utiliser la MAMAN. Ici, les coefficients non nuls (termes résiduels (RT)) sont considérés comme des erreurs, qui sont indépendantes de l'espace et du temps. Il convient de mentionner que cela contraste avec les erreurs trouvées par les différentes méthodes numériques, où elles dépendent de l'espace et du temps. En outre, dans le cas présent, l'erreur maximale est contrôlée via un choix adéquat des paramètres dans les RT. Ces solutions sont affichées sous forme de graphiques. On observe entre autres le soliton respirateur, le soliton chirpé et le soliton en forme de M. En outre, l'instabilité de modulation (IM) est étudiée et il est constaté que l'IM se déclenche lorsque le coefficient de la dispersion non linéaire dépasse une valeur critique.Translated Description (Spanish)
Resumen La ecuación de Gerdjikov-Ivanov (GIE) ocupó un área notable de investigación en la literatura. En el presente trabajo, se considera un GIE modificado (MGIE) que es nuevo y no fue estudiado en la literatura. Además, el método unificado modificado (MUM) se utiliza para obtener soluciones analíticas aproximadas (AAS) de MGIE. Hasta donde sabemos, hasta ahora no se han encontrado AAS para ecuaciones de campo complejas no integrables. Por lo tanto, los AAS encontrados aquí son novedosos. La UM aborda la búsqueda de las soluciones exactas a las ecuaciones integrables. En este sentido, como no existe una solución exacta para MGIE, en consecuencia, no es integrable. Entonces, aquí, se invocan soluciones de solitones ópticos analíticos aproximados. La UM significa expresar la solución de ecuaciones de evolución no lineal en formas polinómicas y racionales en una función auxiliar (AF) con una ecuación auxiliar apropiada. Para encontrar soluciones exactas por la UM, los coeficientes de la AF, con todas las potencias, se establecen iguales a cero. Para una ecuación no integrable, solo las soluciones aproximadas son asequibles. En este caso, nos llevan a utilizar a la MAMÁ. En este caso, los coeficientes distintos de cero (términos residuales (RT)) se consideran errores, que son independientes del espacio y el tiempo. Vale la pena mencionar que, esto contrasta con los errores encontrados por los diferentes métodos numéricos, donde dependen del espacio y el tiempo. Además, en el presente caso, el error máximo se controla mediante una elección adecuada de los parámetros en los RT. Estas soluciones se muestran en gráficos. Se observan solitón respiratorio, solitón gorjeado y solitón en forma de M, entre otros. Además, se estudia la inestabilidad de la modulación (IM) y se encuentra que el IM se activa cuando el coeficiente de la dispersión no lineal excede un valor crítico.Files
s11082-023-04566-6.pdf.pdf
Files
(2.0 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:b3133602c0a99b010d34f47f242fea10
|
2.0 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- حلول المنعزل البصري التقريبي التحليلي لمعادلة جيرجيكوف إيفانوف المعدلة: عدم استقرار التضمين
- Translated title (French)
- Solutions optiques approximatives-analytiques de solitons d'une équation de Gerdjikov-Ivanov modifiée : instabilité de modulation
- Translated title (Spanish)
- Soluciones de solitones ópticos analíticos aproximados de una ecuación modificada de Gerdjikov-Ivanov: inestabilidad de modulación
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4319264334
- DOI
- 10.1007/s11082-023-04566-6
References
- https://openalex.org/W1187604251
- https://openalex.org/W1584358340
- https://openalex.org/W1987546820
- https://openalex.org/W2024845595
- https://openalex.org/W2068959152
- https://openalex.org/W2089447798
- https://openalex.org/W2134887220
- https://openalex.org/W2507691061
- https://openalex.org/W2603999474
- https://openalex.org/W2607329361
- https://openalex.org/W2641575689
- https://openalex.org/W2751000202
- https://openalex.org/W2911260174
- https://openalex.org/W2915077693
- https://openalex.org/W2946899652
- https://openalex.org/W3036899091
- https://openalex.org/W3040987660
- https://openalex.org/W3041826210
- https://openalex.org/W3093897035
- https://openalex.org/W3098984363
- https://openalex.org/W3104010400
- https://openalex.org/W3105865240
- https://openalex.org/W3166625620
- https://openalex.org/W3172912829
- https://openalex.org/W3173776555
- https://openalex.org/W3178033404
- https://openalex.org/W3196056038
- https://openalex.org/W3198493019
- https://openalex.org/W3198508429
- https://openalex.org/W3209799198
- https://openalex.org/W3210242549
- https://openalex.org/W3214473838
- https://openalex.org/W4200572823
- https://openalex.org/W4210566973
- https://openalex.org/W4214556750
- https://openalex.org/W4280619268
- https://openalex.org/W4281687352
- https://openalex.org/W4285098324
- https://openalex.org/W4292478235
- https://openalex.org/W4292844901