grating_interf 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.talbot_grating_design(period_um=4.0, wavelength_nm=None, energy_kev=None, grating='pi', order=1, source_distance_mm=None) (die Implementierung direkt: import gratinginterf; gratinginterf.talbot_grating_design(period_um=4.0, wavelength_nm=None, energy_kev=None, grating='pi', order=1, source_distance_mm=None); aus dem Register: opsoptics.get("talbot_grating_design"))
Geometrie des Gitterinterferometers: Selbstabbildungsabstände des ersten Gitters (fraktionale Talbot-Abstände), Perioden von Streifen und Analysatorgitter, Periode des Quellgitters (geschlossene Form).
> Die ausführliche Beschreibung unten ist der Originaltext — Zusammenfassung und Überschriften sind übersetzt.
第 1 格子(周期 period_um = p1)を通った波は、ある距離で格子の像(またはその周期の半分の像)を結ぶ。その距離に周期の合った吸収格子(分析格子)を置き、どちらかの格子を 1 周期ずらしながら撮ると、各画素で縞の正弦が取れる。この op はその距離と周期を返す。
grating:
"pi" 位相 π の格子(線の幅が周期の半分)。縞の周期 p1/2、距離 d_m = (m − 1/2)·p1²/(4λ)
(Weitkamp ら 2005, Opt. Express 13, 6296 の式 2)。
"pi_half" 位相 π/2 の格子。縞の周期 p1、d_m = (m − 1/2)·p1²/λ。
"absorption" 吸収格子。縞の周期 p1、d_m = m·p1²/λ(m = 2 がタルボ長 z_T = 2p1²/λ)。
order: m(1 以上の整数)。source_distance_mm: 線源から第 1 格子までの距離 L。None は平面波(L = ∞)。有限なら距離は d' = L·d/(L − d) に伸び(同じ文献)、縞は M = (L + d')/L 倍に拡大される。L ≤ d では自己像が結ばれない(分母が 0 以下)ので拒否する。
返り値 dict:
wavelength_nm / talbot_length_mm(z_T = 2p1²/λ、平面波)/ distance_plane_mm(d_m)/
distance_mm(d'、円錐ビームで伸びた距離。平面波なら d_m と同じ)/ magnification(M)/
fringe_period_um(第 1 格子の直後での縞の周期)/ analyzer_period_um(p2 = M × 縞の周期)/
source_grating_period_um(Lau の条件 p0 = p2·L/d'、Pfeiffer ら 2006。平面波なら None)/
angular_sensitivity(縞の位相 / 屈折角 = 2π d'/p2 [rad/rad])/
correlation_length_um(暗視野の自己相関長 ξ = λ d'/p2)/
relative_bandwidth(縞の振幅が 0 になるまでの波長の幅 Δλ/λ = 1/(2m − 1)。位相 π の格子だけ。
Weitkamp ら 2005 の式 3。他の格子は None)。
例(公表値): 14.4 keV、p1 = 4 µm、位相 π、m = 1 → d = 23.2 mm、p2 = 2 µm(平面波。Weitkamp ら 2005 の図 4 の装置)。Raises ValueError: 正でない周期・波長、wavelength_nm と energy_kev の両方(どちらも無ければ 28 keV)、未知の grating、order が 1..1000 の外、L ≤ d。
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.
• grating_interferometry — py -3.11 examples/grating_interferometry.py
• poc_grating_interferometry — py -3.11 examples/poc_grating_interferometry.py
table als Eingabe)abcd_matrix · wavefront_stats · sfr_from_edge · paraxial_trace · seidel_coefficients · spot_stats · tolerance_analysis · wavefront_from_opd
grating_interf)grating_stepping_simulate · grating_three_image_retrieve · darkfield_scatter_relation · talbot_carpet · talbot_source_visibility · grating_step_period_estimate · dpc_integrate
*Provenance: gratinginterf.py — OPTICS Operator-Registry. Diese Notiz wird von tools/opdocs.py md erzeugt (nicht von Hand bearbeiten).*
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