polarization op• 数据种类:matrix × stokes → stokes
• 调用:import optics; optics.mueller_apply(mueller, stokes)(或 opsoptics.get("mueller_apply"))
让 Stokes 矢量通过 Mueller 矩阵:`S' = M @ S`。
> 以下的详细说明为原文 —— 摘要与标题已翻译。
*mueller* is a `(4, 4)` real matrix (build one with
:func:mueller_element, or multiply several together) and *stokes* a
4-component Stokes vector `[S0, S1, S2, S3]`.
The input is checked for physical realisability: `S0 >= 0` and
`sqrt(S1^2+S2^2+S3^2) <= S0` (degree of polarisation at most 1). Handing
an impossible state to a Mueller matrix returns a plausible-looking result
that means nothing, so it is refused instead. The output is not
re-checked, deliberately: an unphysical output is real evidence that
*mueller* is not a physical Mueller matrix, and swallowing it would hide
the bug — inspect it with :func:stokes_analyze, which will say so.
Returns a `(4,)` float64 Stokes vector.
Ground truth it reproduces exactly: unpolarised `[1,0,0,0]` through an
ideal polariser gives `S0 = 0.5` with degree of polarisation 1; through
two polarisers at relative angle theta, `0.5*cos^2(theta)` (Malus, to
1e-16 over a full sweep); the identity matrix returns the input unchanged.
Raises `ValueError: *mueller* is not (4, 4)`, *stokes* is not a
1-D 4-vector, either is complex / masked / non-finite, the input Stokes
vector is unphysical, or the product overflows float64.
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。
• optics_imaging — py -3.11 examples/optics_imaging.py
stokes 作为输入)polarization)jones_element · jones_apply · stokes_from_jones · mueller_element · stokes_analyze
*Provenance: optics.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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