spectrometer op• 数据种类:table → table
• 调用: import fullseye as fs; fs.ledger.spectrometer_bandpass(design, slit_width_um=25.0, pixel_um=14.0, input_na=0.1, wavelengths_nm=None, slit_height_mm=1.0, pupil='circular')(要直接调用实现,import gratingspec; gratingspec.spectrometer_bandpass(design, slit_width_um=25.0, pixel_um=14.0, input_na=0.1, wavelengths_nm=None, slit_height_mm=1.0, pupil='circular');从台账取用则 opsoptics.get("spectrometer_bandpass"))
按波长由狭缝、像素和衍射给出光谱仪的带宽(仪器线型的半高全宽)。
> 以下的详细说明为原文 —— 摘要与标题已翻译。
design: czerny_turner_design の表。
slit_width_um: 入口スリットの幅 w。0 は理想の点(回折と画素だけが残る)。
pixel_um: 検出器の画素の幅(分散方向)。0 は理想の連続の検出器。
input_na: スリットに入る光の NA(コリメータで平行になったビームの直径 D = 2 f_col tan(asin NA) を決め、
照らされた溝の数 N = D / (d cos α) と回折の線幅を決める)。
wavelengths_nm: 評価する波長(None なら帯域の 5 点)。
slit_height_mm: スリットの高さ(エタンデュだけに効く)。
pupil: "circular"(円いビーム、既定)/ "rectangular"(一様に照らした矩形 = 教科書の mN)。
返り値(table、波長ごとの配列):
• slit_image_um —— w' = w (f_cam / f_col)(cos α / cos β)(Palmer (8-11a)、焦点面の上、収差なし)。
• reciprocal_dispersion_nm_per_mm —— P = d cos β / (|m| f_cam)(焦点面の上)。
• slit_image_flat_um / reciprocal_dispersion_flat_nm_per_mm / obliquity_factor —— カメラの軸に垂直な平らな検出器の上(局所の倍率 1 / cos²(β − β_c)、czerny_turner_design の写像 x = f tan(β − β_c) と同じ)。装置関数と FWHM はこちらで作る。積 w' P(スリットで決まる帯域)はどちらでも同じ。
• slit_limited_nm (= w d cos α / (|m| f_col)、β に依らない) / pixel_limited_nm (= p P) / palmer_bandpass_nm (= P sup(w', p)、Palmer (8-12)) / diffraction_fwhm_nm(回折だけの FWHM)/ rayleigh_limit_nm (= λ / (|m| N))。
• fwhm_um / fwhm_nm —— 装置関数(回折 ⊗ スリットの像 ⊗ 画素)の FWHM。
• resolving_power (= λ / FWHM) / grating_resolving_power (= |m| N) / pixels_per_fwhm。
• regime —— 最も幅の大きい寄与("slit" / "pixel" / "diffraction")。
• line_shapes —— 波長ごとの装置関数 pairs(Δλ [nm], 最大 1 に正規化)。
• etendue_mm2sr —— スリットの面積 × π NA²(スループットはこれに比例する。w と分解能の取引)。
Raises ValueError: 設計の表でない、帯域の外の波長、NA が (0, 0.95] の外、幅が負、瞳の名前の誤り。
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 · czerny_turner_design · 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)。*
© 2026 Kazufumi Furuse — Fullseye operator documentation. Licensed under Apache-2.0.