spectrometer op• 数据种类:无 → table(仅由参数决定的算子 —— 不接受图像或数据输入)
• 调用: 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)(要直接调用实现,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);从台账取用则 opsoptics.get("czerny_turner_design"))
Czerny–Turner 光谱仪(平面光栅 + 两块凹面镜)的一阶设计:相机焦距、消彗差的镜面角和波长映射。
> 以下的详细说明为原文 —— 摘要与标题已翻译。
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°。
optics 的每个算子都先校验输入再计算(不让任何东西无声通过):
• 单位写进参数名 —— _mm / _um / _deg / _mrad。把 mm 和 µm 弄混不会崩溃,而是给出「看着合理却是错的答案」,所以用命名来防。这里绝不从数值大小去猜单位。
• 字符串一律 ValueError —— float('50') 会成功,于是未解析的配置值会被当成长度混进来(实测:thin_lens('50', '200') 曾返回看着合理的 66.667 mm)。bool 也按 True == 1 的隐式提升拒绝。
• complex / masked array 一律 ValueError(仅接受实数槽位;拒绝无声丢弃虚部或剥掉掩码)。所有输入中的 NaN/Inf 一律 ValueError。
• 逐项点名拒绝除零及其近亲:焦距 0、曲率半径 0、折射率 <= 0、全不透明光阑(全为 0,归一化变成 0/0)、总和 <= 0 的 PSF、S0 = 0 的 Stokes 矢量、物体位于前焦点(像在无穷远)。
• 只有两个算子会返回非有限值,而且都写进了契约:depth_of_field 在超焦距以外返回 far_mm = inf(这正是超焦距的定义),gaussian_beam 在束腰处返回 wavefront_radius_mm = inf(平面波前的曲率半径)。两者都同时返回一个有限的搭档(far_is_infinite / curvature_per_mm)。除此之外的无声 NaN/Inf 都在内部检出并 ValueError ——「float64 溢出了」和「答案是无穷大」是两种不同的主张,不能拿后者的脸去交付前者。
• 尺寸上限:生成网格受 optics.MAX_GRID(4096)限制,传入的场/PSF/光阑受 optics.MAX_FIELD_ELEMENTS(2^24),ABCD 元件序列受 optics.MAX_SYSTEM_ELEMENTS(1024),Zernike 受 MAX_ZERNIKE_TERMS(512)/ MAX_ZERNIKE_ORDER(40)/ MAX_ZERNIKE_BASIS(2^25)。以 fail-closed 堵住「小参数引发巨大内部分配」的路径(实测:n_max=40 × 4096² 需要 108 GB)。
• 物理上不可能的状态同样拒绝:偏振度 > 1 的 Stokes 矢量、负透过率、负强度、n-|m| 为奇数等非法 Zernike 指标。
• 示例数据目录(下载 URL / 许可证) —— 2-D 用 skimage.data(BSD/公有领域)加合成图,3-D 给出真实数据源(Stanford/PDS 等)的下载 URL。
• 算子来历与参考文献 —— 该算子族所依据的研究/方法出处。
• 算法的正典(作者、年份)与用途见上面的族使用指南。
• poc_spectrometer_illumination — py -3.11 examples/poc_spectrometer_illumination.py
table 作为输入)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 算子登记表。本条目由 tools/opdocs.py md 自动生成(请勿手工编辑)。*
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