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Asymptotic behavior of solutions to open periodic waveguides

Kirsch, Andreas 1
1 Institut für Angewandte und Numerische Mathematik (IANM), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Abstract:

In this paper we consider the propagation of waves in an open waveguide in the half space $\mathbb{R}^2_+ = \{x\in\mathbb{R}^2:x_2>0\}$ under Dirichlet- or Neumann boundary condition for $x_2 = 0$. The index of refraction $n = n(x)$ is periodic along the axis of the waveguide (which we choose to be the $x_1$−axis) and equal to one for $x_2 > h_0$ for some $h_0 > 0$. Based on a Limiting Absorption Principle, derived in a former paper, we formulate a radiation condition, prove existence and uniqueness of a solution and describe explicitely the asymptotic behavior along the axis of the waveguide. This behavior depends crucially on the existence of non-evanescent (normal to the axis of the waveguide) modes.


Volltext §
DOI: 10.5445/IR/1000185893
Veröffentlicht am 20.10.2025
Cover der Publikation
Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für Angewandte und Numerische Mathematik (IANM)
Sonderforschungsbereich 1173 (SFB 1173)
Publikationstyp Forschungsbericht/Preprint
Publikationsmonat/-jahr 10.2025
Sprache Englisch
Identifikator ISSN: 2365-662X
KITopen-ID: 1000185893
Verlag Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Umfang 36 S.
Serie CRC 1173 Preprint ; 2025/49
Projektinformation SFB 1173, 258734477 (DFG, DFG KOORD, SFB 1173/3)
Externe Relationen Siehe auch
Schlagwörter Helmholtz equation, open waveguide, propagating modes, radiation condition
Nachgewiesen in OpenAlex
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