cavity op• 資料種類:無 → table(僅由參數決定的運算子 —— 不接受影像或資料輸入)
• 呼叫: import fullseye as fs; fs.ledger.fabry_perot_response(length_m: 'float' = 3994.5, wavelength_nm: 'float' = 1064.0, *, itm_transmittance: 'float' = 0.014, etm_transmittance: 'float' = 5e-06, itm_loss: 'float' = 0.0, etm_loss: 'float' = 0.0) -> 'dict'(要直接呼叫實作,import cavityoptics; cavityoptics.fabry_perot_response(length_m: 'float' = 3994.5, wavelength_nm: 'float' = 1064.0, *, itm_transmittance: 'float' = 0.014, etm_transmittance: 'float' = 5e-06, itm_loss: 'float' = 0.0, etm_loss: 'float' = 0.0) -> 'dict';從台帳取用則 opsoptics.get("fabry_perot_response"))
以閉式返回 Fabry-Perot 腔的設計量（自由光譜範圍、精細度、線寬、極點、功率增益、儲能時間）。
> 以下的詳細說明為原文 —— 摘要與標題已翻譯。
length_m : float
共振器長 L [m]。既定は aLIGO の腕(3994.5 m)。
wavelength_nm : float
レーザー波長 [nm]。既定 1064 nm(Nd:YAG)。
itm_transmittance, etm_transmittance : float
入力鏡・終端鏡の強度透過率(0 ≤ T < 1)。既定は aLIGO(1.4 % / 5 ppm)。
itm_loss, etm_loss : float
各鏡の強度損失(吸収 + 散乱)。T + ℓ < 1。
dict
fsr_hz = c/2L、finesse = π√(r₁r₂)/(1 − r₁r₂)、
linewidth_hz(半値全幅、厳密に FSR·(2/π)·asin(π/2F))、
linewidth_approx_hz = FSR/F、pole_hz = 線幅の半分(共振器の極)、
storage_time_s = 1/(2π·pole)、power_gain = 共振での循環光量/入射光量
= T₁/(1 − r₁r₂)²、transmission_max = T₁T₂/(1 − r₁r₂)²、
reflection_min = 共振での反射率 ((r₁ − r₂(1−ℓ₁... ))/(1 − r₁r₂))² の
損失なし形 ((r₁ − r₂)/(1 − r₁r₂))²、r1 / r2、round_trip_phase_per_hz
= 4πL/c、free_spectral_range_mode_number = 2L/λ(共振の次数、参考値)。
aLIGO の既定値で F ≈ 445、FSR 37.5 kHz、線幅 84 Hz、極 42 Hz、循環光量 ≈ 280 倍(入力鏡の透過 1.4 % に対して)。linewidth_hz と pole_hz は Airy 関数の半値を 厳密に与える(asin 形)ので、tests では透過曲線を細かく標本化して半値の交点を独立に探し、この値と突き合わせる。
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_gw_detector_pseudo_simulation — py -3.11 examples/poc_gw_detector_pseudo_simulation.py
table 作為輸入)abcd_matrix · wavefront_stats · sfr_from_edge · paraxial_trace · seidel_coefficients · spot_stats · tolerance_analysis · wavefront_from_opd
cavity)cavity_strain_transfer · michelson_dc_readout · pdh_error_signal · quantum_noise_budget
*Provenance: cavityoptics.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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