Resonant emission of solitons from impurity-induced localized waves in nonlinear lattices

Yu, Gaokun; Wang, Xinlong

doi:10.1103/physreve.83.026605

Cited by 16 publications

(4 citation statements)

References 35 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…This work presents a method for determining the NST threshold in non-integrable N-component systems by obtaining an asymptotic solution based on the linear decaying profile of a soliton with N parameters. The authors also propose a method for generating and studying the dynamics of spatial optical solitons in a birefringent medium with quadratic nonlinearity, which is developed in [28]. Technical terms are explained upon first usage and objective language is consistently used throughout the passage.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

The Influence of Crystal Anisotropy on the Characteristics of Solitary Waves in the Nonlinear Supratransmission Effect: Molecular Dynamic Modeling

Zakharov,

Korznikova,

Izosimov

et al. 2023

Computation

View full text Add to dashboard Cite

This study examines the mechanism of nonlinear supratransmission (NST), which involves the transfer of disturbance to discrete media at frequencies not supported by the structure. We considered a model crystal with A3B stoichiometry. The investigation was carried out using atomistic modeling through molecular dynamics. The interatomic interaction was determined by a potential obtained through the embedded atom method, which approximates the properties of the Pt3Al crystal. The effect of NST is an important property of many discrete structures. Its existence requires the discreteness and nonlinearity of the medium, as well as the presence of a forbidden zone in its spectrum. This work focuses on the differences in the NST effect due to the anisotropy of crystallographic directions. Three planes along which the disturbance caused by NST propagated were considered: (100), (110), and (111). It was found that the intensity of the disturbance along the (100) plane is an order of magnitude lower than for more densely packed directions. Differences in the shape of solitary waves depending on the propagation direction were shown. Moreover, all waves can be described by a single equation, being a solution of the discrete variational equations of macroscopic and microscopic displacements, with different parameters, emphasizing the unified nature of the waves and the contribution of crystal anisotropy to their properties. Studying the NST phenomenon is essential due to numerous applications of the latter, such as implications in information transmission and signal processing. Understanding how disturbances propagate in discrete media could lead to advancements in communication technologies, data storage, and signal amplification where the earlier mentioned ability to describe it with analytical equations is of particular importance.

show abstract

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

The Influence of Crystal Anisotropy on the Characteristics of Solitary Waves in the Nonlinear Supratransmission Effect: Molecular Dynamic Modeling

Zakharov,

Korznikova,

Izosimov

et al. 2023

Computation

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…This concept initially developed on one-dimensional systems has been successfully applied on two-dimensional systems [4,5]. In addition to the initial periodic driven boundary, various ways to achieve supratransmission have also been proposed [6][7][8].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Experimental observation of the generation of cutoff solitons in a discreteLCnonlinear electrical line

2014

View full text Add to dashboard Cite

We address the problem of supratransmission of waves in a discrete nonlinear system, driven at one end by a periodic excitation at a frequency lying above the phonon band edge. In an experimental electrical transmission line made of 200 inductance-capacitance LC cells, we establish the existence of a voltage threshold for a supratransmission enabling the generation and propagation of cut-off solitons within the line. The decisive role of modulational instability in the onset and development of the process of generation of cut-off solitons is clearly highlighted. The phenomenon of dissipation is identified as being particularly harmful for the soliton generation, but we show that its impact can be managed by a proper choice of the amplitude of the voltage excitation of the system.

show abstract

“…Продолжая вопрос кристаллических решеток, авторы [Yu, Wang, Tao, 2011] показали, что нелинейный резонанс на примесях делает локализованное возбуждение (обычно дискретный бризер) неустойчивым, что приводит к испусканию солитонов, которое выглядит совершенно иначе, чем при прямом возбуждении однородных нелинейных систем без примесей. Этот подход позволяет создавать солитоны при небольших значениях силы гармонического внешнего воздействия.…”

unclassified

The effect of nonlinear supratransmission in discrete structures: a review

Zakharov¹

2023

CRM

View full text Add to dashboard Cite

В данной работе приводится обзор исследований, посвященных нелинейной супратрансмиссии и сопутствующим явлениям. Данный эффект заключается в передаче энергии на частотах, не поддерживаемых рассматриваемыми системами. Супратрансмиссия не зависит от интегрируемости системы, устойчива к демпфированию и различным классам граничных условий. Кроме того, нелинейная дискретная среда при некоторых общих условиях, накладываемых на структуру, может создавать неустойчивость, обусловленную внешним периодическим воздействием. Она является порождающим процессом, лежащим в основе нелинейной супратрансмиссии. Это возможно, когда система поддерживает нелинейные моды различной природы, в частности дискретные бризеры. Тогда энергия проникает в систему, как только амплитуда внешнего гармонического возбуждения превышает максимальную амплитуду статического бризера той же частоты.Эффект нелинейной супратрансмиссии является важным свойством многих дискретных структур. Необходимыми условиями для его существования являются дискретность и нелинейность среды. Его проявление в системах различной природы говорит о его фундаментальности и значимости. В данном обзоре рассмотрены основные работы, затрагивающие вопрос нелинейной супратрансмисии в различных системах, преимущественно модельных.Многими авторскими коллективами ведутся исследования данного эффекта. В первую очередь это модели, описываемые дискретными уравнениями, в том числе sin-Гордона и дискретным нелинейным уравнением Шрёдингера. При этом эффект не является исключительно модельным и проявляет себя в натурных экспериментах в электрических цепях, в нелинейных цепочках осцилляторов, а также в метастабильных модульных метаструктурах. Происходит поэтапное усложнение моделей, что приводит к более глубокому пониманию явления супратрансмиссии, а переход к разупорядоченным и с элементами хаоса структурам позволяет говорить о более тонком проявлении данного эффекта. Численные асимптотические подходы позволяют исследовать нелинейную супратрансмиссию в сложных неинтегрируемых системах. Усложнение всевозможных осцилляторов, как физических, так и электрических, актуально для различных реальных устройств, базирующихся на подобных системах. В том числе в области нанообъектов и транспорта энергии в них посредством рассматриваемого эффекта. К таким системам относятся молекулярные, кристаллические кластеры и наноустройства. В заключении работы приводятся основные тенденции исследований нелинейной супратрансмиссии.Ключевые слова: нелинейная супратрансмиссия, солитон, дискретный бризер, нелинейная динамика решеток, инфратрансмиссия, уединенная волна, компьютерная модель Работа выполнена при поддержке гранта РНФ № 21-12-00275.

show abstract

Resonant emission of solitons from impurity-induced localized waves in nonlinear lattices

Cited by 16 publications

References 35 publications

The Influence of Crystal Anisotropy on the Characteristics of Solitary Waves in the Nonlinear Supratransmission Effect: Molecular Dynamic Modeling

The Influence of Crystal Anisotropy on the Characteristics of Solitary Waves in the Nonlinear Supratransmission Effect: Molecular Dynamic Modeling

Experimental observation of the generation of cutoff solitons in a discreteLCnonlinear electrical line

The effect of nonlinear supratransmission in discrete structures: a review

Contact Info

Product

Resources

About