Projekt

Optische Technologien sind Schlüsseltechnologien des 21. Jahrhunderts. Ihre Anwendungen reichen von der Medizin über die Informations- und Kommunikationstechnologie bis hin zu Umwelttechnologien und industrieller Fertigung. Der Fortschritt dieser Technologien hängt oft von der Möglichkeit ab, das Verhalten von Licht mit Hilfe der Simulation optischer Wellen vorherzusagen. Die Maxwell-Gleichungen für diese Art von Anwendungen sind jedoch sehr schwierig zu lösen. Da die Lösung für viele Licht-Wellenlängen mittels eines feinen Diskretisierungsnetzes gefunden werden muss, ist das Höchstleistungsrechnen sehr wichtig für die Forschung im Bereich fortgeschrittener optischer Technologien.
Ein Ziel des Projektes ist die Anpassung eines bereits bestehenden parallelen Codes für die Maxwell-Gleichungen an derzeit verfügbare HPC-Architekturen von Höchstleistungsrechnern in Erlangen und München. Dieser parallele Code basiert auf der Programmbibliothek StaggExPDE. Durch die Verwendung von expression templates, strukturierten Gittern und MPI- sowie OpenMP-Parallelisierung ist diese Bibliothek vielseitig verwendbar und hocheffizient. Aufgabe des Forschungsprojektes ist es, die bestehende Software auf aktuellen Rechnerarchitekturen zu optimieren.
Das zweite Ziel des Projektes ist es, StaggExPDE und seinen Maxwell-Löser auf zwei wichtigen Anwendungen für Höchstleistungsrechnen in Erlangen zu testen. Eine davon ist die Simulation von Dünnschicht-Solarzellen. Diese Solarzellen-Technologie ist zukunftsweisend und damit von allgemeinem öffentlichem Interesse.
Eine andere Anwendung ist die Lithographie-Simulation.Die Masken zur Herstellung neuer Chips operieren mit Größenordnungen, die gleich oder kleiner als die Wellenlänge sind. Deshalb sind numerische Simulationen auf Höchstleistungsrechnern extrem wichtig für die Lithographie-Simulation.