spectrometer op• Datenarten: keine → table (ein Operator, der allein durch seine Argumente bestimmt ist — er nimmt kein Bild und keine Daten entgegen)
• Aufruf: import fullseye as fs; fs.ledger.czerny_turner_design(groove_density_per_mm=1200.0, wavelength_min_nm=500.0, wavelength_max_nm=750.0, incidence_deg=9.0, collimator_f_mm=52.083, detector_length_mm=28.672, collimator_offaxis_deg=6.5, order=1, camera_f_mm=None, n_curve=41) (die Implementierung direkt: import gratingspec; gratingspec.czerny_turner_design(groove_density_per_mm=1200.0, wavelength_min_nm=500.0, wavelength_max_nm=750.0, incidence_deg=9.0, collimator_f_mm=52.083, detector_length_mm=28.672, collimator_offaxis_deg=6.5, order=1, camera_f_mm=None, n_curve=41); aus dem Register: opsoptics.get("czerny_turner_design"))
Erstentwurf eines Czerny-Turner-Spektrometers (Plangitter + zwei Hohlspiegel): Kamerabrennweite, komafreier Spiegelwinkel und Wellenlängenabbildung.
> Die ausführliche Beschreibung unten ist der Originaltext — Zusammenfassung und Überschriften sind übersetzt.
groove_density_per_mm / order / incidence_deg: 格子と入射角 α(中心波長でも端でも同じ α)。wavelength_min_nm / wavelength_max_nm: 検出器に並べる帯域。中心 λ_c はその中点で、検出器の中央に来る。
collimator_f_mm: コリメータ鏡の焦点距離(曲率半径の半分)。detector_length_mm: 検出器の長さ L(分散方向)。帯域の両端が検出器の両端に乗るようにカメラの f を決める。collimator_offaxis_deg: コリメータ鏡の軸外し角 θ₁(入射と反射のなす角の半分)。
camera_f_mm: カメラ鏡の焦点距離を与える(None なら帯域が L にちょうど乗る値を厳密に解く)。
n_curve: 波長 → 位置の写像の標本数。
返り値(table、kind = "czerny_turner"。下流の op がそのまま受ける):
• center_wavelength_nm / beta_center_deg / deviation_deg(α − β_c)。
• camera_f_mm(使った値)/ camera_f_linear_mm(線形近似 f = L d cos β_c / (m Δλ)、Feng 2021 の式 (16))/ camera_f_exact_mm(像の写像 x = f tan(β − β_c) で両端が L に乗る値)。
• mirror_radii_mm —— (2 f_col, 2 f_cam)。
• shafer_offaxis_deg —— Shafer の条件でコマを消すカメラ鏡の軸外し角 θ₂。
• dispersion_curve —— pairs(λ [nm], 検出器の位置 x [mm])。nonlinearity_mm は直線からの最大のずれ。
• reciprocal_dispersion_nm_per_mm —— (端, 中心, 端) の P。
• detector_coverage_mm —— 帯域の両端の位置。second_order_band_nm —— 帯域へ 2 次で重なる波長の範囲(λ_min/2 〜 λ_max/2)。order_overlap_from_nm —— 帯域の中の光自身が 2 次で重なり始める波長(2 λ_min が帯域内なら。無ければ None)。
Raises ValueError: 帯域が逆・帯域の一部が伝わらない、検出器に乗らない、Shafer の解が無い、非正の長さ、|α| ≥ 90°。
Jeder optics-Operator prüft seine Eingabe vor der Berechnung (nichts rutscht stillschweigend durch):
• Einheiten stecken im Argumentnamen — _mm / _um / _deg / _mrad. Eine Verwechslung von mm und µm stürzt nicht ab, sondern liefert eine plausibel aussehende falsche Antwort; der Name verhindert das. Aus der Größenordnung wird nie auf die Einheit geschlossen.
• Strings lösen ValueError aus — float('50') gelingt, sodass ein ungeparster Konfigurationswert als Länge durchrutschen würde (gemessen: thin_lens('50', '200') lieferte plausible 66,667 mm). bool wird als implizite Hochstufung True == 1 ebenfalls abgelehnt.
• complex / Masked Arrays lösen ValueError aus (nur reelle Slots; das stille Verwerfen des Imaginärteils bzw. Abstreifen der Maske wird abgelehnt). NaN/Inf löst bei jeder Eingabe ValueError aus.
• Division durch null und Verwandtes wird namentlich abgelehnt: Brennweite 0, Krümmungsradius 0, Brechzahl <= 0, undurchlässige Blende (alles 0, die Normierung wird 0/0), PSF mit Summe <= 0, Stokes-Vektor mit S0 = 0 und ein Objekt im vorderen Brennpunkt (Bild im Unendlichen).
• Nur zwei Operatoren liefern einen nicht-endlichen Wert, und beide halten das vertraglich fest: depth_of_field liefert jenseits der hyperfokalen Distanz far_mm = inf (genau das bedeutet die hyperfokale Distanz), und gaussian_beam liefert an der Taille wavefront_radius_mm = inf (der Krümmungsradius einer ebenen Wellenfront). Beide liefern zusätzlich einen endlichen Partner (far_is_infinite / curvature_per_mm). Jedes andere stille NaN/Inf wird intern erkannt und löst ValueError aus — "float64 ist übergelaufen" und "die Antwort ist unendlich" sind verschiedene Aussagen; die erste wird nie im Gewand der zweiten geliefert.
• Größenobergrenzen: erzeugte Gitter durch optics.MAX_GRID (4096), übergebene Felder/PSFs/Blenden durch optics.MAX_FIELD_ELEMENTS (2^24), ABCD-Elementketten durch optics.MAX_SYSTEM_ELEMENTS (1024), Zernike durch MAX_ZERNIKE_TERMS (512) / MAX_ZERNIKE_ORDER (40) / MAX_ZERNIKE_BASIS (2^25). Damit werden Pfade fail-closed geschlossen, in denen ein kleines Argument eine riesige interne Allokation auslöst (gemessen: n_max=40 × 4096² braucht 108 GB).
• Physikalisch unmögliche Zustände werden ebenfalls abgelehnt: Stokes-Vektor mit Polarisationsgrad > 1, negative Transmission, negative Intensität und ungültige Zernike-Indizes wie ungerades n-|m|.
• Leitfaden zur Familie optics_imaging
• Katalog der Beispieldaten (Download-URLs / Lizenzen) — 2-D nutzt skimage.data (BSD/Public Domain) plus synthetische Bilder, 3-D nennt Download-URLs echter Datenquellen (Stanford, PDS, …).
• Herkunft und Literatur der Operatoren — die Quellen der Forschung/Verfahren, auf denen diese Operatorfamilie beruht.
• Der kanonische Algorithmus (Autor, Jahr) und seine Anwendungen stehen im Familienleitfaden oben.
• poc_spectrometer_illumination — py -3.11 examples/poc_spectrometer_illumination.py
table als Eingabe)abcd_matrix · wavefront_stats · sfr_from_edge · paraxial_trace · seidel_coefficients · spot_stats · tolerance_analysis · wavefront_from_opd
spectrometer)grating_dispersion · spectrometer_bandpass · spectrometer_slit_image · spectrometer_spectrum
*Provenance: gratingspec.py — OPTICS Operator-Registry. Diese Notiz wird von tools/opdocs.py md erzeugt (nicht von Hand bearbeiten).*
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