matprop op• 数据种类:无 → pairs(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.material_transmittance(material='SI', thickness_mm: 'float' = 0.7, wl_min_nm: 'float' = 900.0, wl_max_nm: 'float' = 1400.0, n_points: 'int' = 101, include_fresnel: 'bool' = True, extra_absorption=None, doping_cm3=None, carrier: 'str' = 'n') -> 'np.ndarray'(要直接调用实现,import materials; materials.material_transmittance(material='SI', thickness_mm: 'float' = 0.7, wl_min_nm: 'float' = 900.0, wl_max_nm: 'float' = 1400.0, n_points: 'int' = 101, include_fresnel: 'bool' = True, extra_absorption=None, doping_cm3=None, carrier: 'str' = 'n') -> 'np.ndarray';从台账取用则 opsoptics.get("material_transmittance"))
• GPU:无(仅 CPU 参考实现)
厚度 thickness_mm 的平行平板透射率 T(λ)，以 pairs（λ [nm]，T）返回。
T = (1 − R)² e^{−αt} / (1 − R² e^{−2αt})（对两个表面的多次反射求和的非相干公式，R 为垂直入射时的 |(m − 1)/(m + 1)|²，α = 4πk/λ）。include_fresnel=False 时只返回内部透射率 e^{−αt}（与玻璃目录中的“内部透射率”相同）。厚度为 0 时,include_fresnel=True 则 T=(1-R)/(1+R),False 则为 1；厚度为负或非有限值时引发 ValueError。
extra_absorption：加入材料表中没有的吸收的 pairs（λ [nm]，α [1/cm]）。例如，可直接传入 silicon_free_carrier_absorption(1e19, "n", ...) 以表示掺杂 Si 的自由载流子吸收。数据必须覆盖网格的全部波长（不外推），负 α 也会引发 ValueError。表面反射 R 仍使用材料表的 n,k（忽略自由载流子造成的微小 n 变化）。
doping_cm3 / carrier：None（默认）时原样使用未掺杂材料表。指定数值时，通过 silicon_free_carrier_absorption 加入 carrier（"n" 或 "p"）的自由载流子吸收。目前仅支持 SI；其他材料会引发包含材料名的 ValueError。掺杂浓度为负或非有限值，或 carrier 不在选项中时，引发 ValueError。先加入自由载流子吸收，再加上 extra_absorption；表面反射使用未掺杂材料表的 n,k。
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。但已声明的缺测除外:bottle_fit_from_pattern 的 u_map 以 NaN 接收未能测得的像素(∞ 仍被拒绝)。
• 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。但已声明的缺测除外:bottle_background_map 对光线不可用的像素(全反射等)在 u_mm 中返回 NaN,并同时返回 valid 掩码和数量。
• 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_fiber_light_guide — py -3.11 examples/poc_fiber_light_guide.py
• poc_material_optical_library — py -3.11 examples/poc_material_optical_library.py
• poc_nir_silicon_transmission — py -3.11 examples/poc_nir_silicon_transmission.py
pairs 作为输入)mtf50 · energy_to_photons · spectral_product · spectral_integral · spectral_integral_table · spectral_stats · kubelka_munk_reflectance · hyperspectral_capture
matprop)material_table · material_record · material_acoustic · acoustic_impedance_mismatch · material_optical_constants · material_dispersion · material_extinction · material_absorption
*Provenance: materials.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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