grating_interf 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.talbot_grating_design(period_um=4.0, wavelength_nm=None, energy_kev=None, grating='pi', order=1, source_distance_mm=None)(要直接调用实现,import gratinginterf; gratinginterf.talbot_grating_design(period_um=4.0, wavelength_nm=None, energy_kev=None, grating='pi', order=1, source_distance_mm=None);从台账取用则 opsoptics.get("talbot_grating_design"))
光栅干涉仪的几何:第 1 光栅自成像的距离(分数塔尔博特距离)、条纹与分析光栅的周期、源光栅的周期(闭式)。
> 以下的详细说明为原文 —— 摘要与标题已翻译。
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。
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。
• grating_interferometry — py -3.11 examples/grating_interferometry.py
• poc_grating_interferometry — py -3.11 examples/poc_grating_interferometry.py
table 作为输入)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 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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