spectrometer op• 資料種類:table × pairs → pairs
• 呼叫: import fullseye as fs; fs.ledger.spectrometer_spectrum(design, spectrum, slit_width_um=25.0, pixel_um=14.0, input_na=0.1, max_order_multiple=3, higher_order_efficiency=0.3, longpass_nm=None, oversample=8, pupil='circular')(要直接呼叫實作,import gratingspec; gratingspec.spectrometer_spectrum(design, spectrum, slit_width_um=25.0, pixel_um=14.0, input_na=0.1, max_order_multiple=3, higher_order_efficiency=0.3, longpass_nm=None, oversample=8, pupil='circular');從台帳取用則 opsoptics.get("spectrometer_spectrum"))
輸入光譜 → 偵測器像素的讀數(高階像與一階像重疊)。
> 以下的詳細說明為原文 —— 摘要與標題已翻譯。
design: czerny_turner_design の表。spectrum: pairs(λ [nm] 昇順, 分光放射輝度 ≥ 0、nm あたり)。slit_width_um / pixel_um / input_na / pupil: spectrometer_bandpass と同じ(装置関数を決める)。max_order_multiple: 設計の次数 m の何倍までの次数を足すか(1 = 高次なし、3 なら m, 2m, 3m)。higher_order_efficiency: 高次の回折効率の 1 次に対する比(次数によらず一定の模型)。
longpass_nm: 入口のロングパスのフィルタの端(これより短い光を 0 にする。None = フィルタなし)。
oversample: 画素を何分割して像を置くか(畳み込みの精度)。
返り値: pairs(画素の中心の波長 [nm]、1 次の校正で、読み(nm あたりの放射輝度 × 帯域の幅の単位))。装置関数は中心波長のもの(スリットの像と回折の幅の波長による変化は入れない —— 帯域ごとの幅は spectrometer_bandpass が出す)。
Raises ValueError: 入力が粗すぎて装置関数の FWHM の 1/3 より細かく標本化されていない、昇順でない・負・非有限のスペクトル、設計の表でない、引数の範囲外。
optics 的每個運算子都先檢驗輸入再計算(不讓任何東西無聲通過):
• 單位寫進參數名 —— _mm / _um / _deg / _mrad。把 mm 和 µm 弄混不會當掉,而是給出「看似合理卻是錯的答案」,所以用命名來防。這裡絕不從數值大小去猜單位。
• 字串一律 ValueError —— float('50') 會成功,於是未解析的設定值會被當成長度混進來(實測:thin_lens('50', '200') 曾回傳看似合理的 66.667 mm)。bool 也按 True == 1 的隱式提升拒絕。
• complex / masked array 一律 ValueError(僅接受實數槽位;拒絕無聲丟棄虛部或剝掉遮罩)。所有輸入中的 NaN/Inf 一律 ValueError。
• 逐項點名拒絕除零及其近親:焦距 0、曲率半徑 0、折射率 <= 0、全不透明光闌(全為 0,正規化變成 0/0)、總和 <= 0 的 PSF、S0 = 0 的 Stokes 向量、物體位於前焦點(像在無窮遠)。
• 只有兩個運算子會回傳非有限值,而且都寫進了契約:depth_of_field 在超焦距以外回傳 far_mm = inf(這正是超焦距的定義),gaussian_beam 在束腰處回傳 wavefront_radius_mm = inf(平面波前的曲率半徑)。兩者都同時回傳一個有限的夥伴(far_is_infinite / curvature_per_mm)。除此之外的無聲 NaN/Inf 都在內部檢出並 ValueError ——「float64 溢位了」和「答案是無窮大」是兩種不同的主張,不能拿後者的臉去交付前者。
• 尺寸上限:生成網格受 optics.MAX_GRID(4096)限制,傳入的場/PSF/光闌受 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「小參數引發巨大內部配置」的路徑(實測:n_max=40 × 4096² 需要 108 GB)。
• 物理上不可能的狀態同樣拒絕:偏振度 > 1 的 Stokes 向量、負穿透率、負強度、n-|m| 為奇數等非法 Zernike 指標。
• 範例資料目錄(下載 URL / 授權) —— 2-D 用 skimage.data(BSD/公有領域)加合成圖,3-D 給出真實資料源(Stanford/PDS 等)的下載 URL。
• 運算子來歷與參考文獻 —— 該運算子族所依據的研究/方法出處。
• 演算法的正典(作者、年份)與用途見上面的族使用指南。
• poc_spectrometer_illumination — py -3.11 examples/poc_spectrometer_illumination.py
pairs 作為輸入)mtf50 · energy_to_photons · spectral_product · spectral_integral · spectral_stats · kubelka_munk_reflectance · hyperspectral_capture · film_thickness_fft
spectrometer)grating_dispersion · czerny_turner_design · spectrometer_bandpass · spectrometer_slit_image
*Provenance: gratingspec.py — OPTICS 運算子登記表。本條目由 tools/opdocs.py md 自動產生(請勿手動編輯)。*
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