Simulacion numerica de laseres de semiconductores en multiprocesadores

Abstract

En esta tesis se desarrolla una aplicacion paralela para simulaciones numericas de diferentes clases de laseres de semiconductores basada en un sistema de ecuaciones complejas, no lineales, en derivadas parciales, extraido de las ecuaciones de maxwell-bloch.Para la integracion numerica de las ecuaciones se han utilizado diferentes metodos de diferencias finitas: los metodos explicitos de euler y hopscotch, y el metodo implicito, combinado con iteraciones de newton-raphson.Para la implementacion paralela de los algoritmos, se ha abordado la optimizacion del codigo desde dos perspectivas: la reduccion del coste de comunicaciones y el equilibrio de la carga de los procesadores. Se desarrollan eficientes algoritmos que, mediante el reordenamiento de computaciones y la desincronizacion de procesadores, consigue unificar mensajes entre estos, y los solapa con computaciones. Para resolver los productos matriz dispersa vector incluidos en los algoritmos se ha realizado un examen exhaustivo de las tecnicas de paralelizacion existentes, y se desarrollan dos nuevos metodos: las distribuciones recursiva multiple y brs. Con la aplicacion desarrollada se realiza un estudio detallado de los laseres de semiconductores con el que se determina la dinamica de distintas clases de laseres.