spectral 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.ingaas_photodiode_qe(cutoff_nm=1700.0, absorber_um=3.0, window_cutoff_nm=920.0, window_um=1.0, front_reflectance=0.03, urbach_mev=8.0, wl_min_nm=800.0, wl_max_nm=2600.0, n_points=361)(要直接调用实现,import spectralrad; spectralrad.ingaas_photodiode_qe(cutoff_nm=1700.0, absorber_um=3.0, window_cutoff_nm=920.0, window_um=1.0, front_reflectance=0.03, urbach_mev=8.0, wl_min_nm=800.0, wl_max_nm=2600.0, n_points=361);从台账取用则 opsoptics.get("ingaas_photodiode_qe"))
由吸收层与窗口层的直接跃迁吸收边计算 InGaAs 光电二极管的外量子效率(电子/光子)。
> 以下的详细说明为原文 —— 摘要与标题已翻译。
QE(λ) = (1 − R) · exp(−α_win d_win) · [1 − exp(−α_abs W)]、α(E) = A √(E − E_g)(直接遷移、E_g より E_u/2 上から下は Urbach の裾 A√(E_u/2) exp((E − E_g − E_u/2)/E_u) に C¹ でつなぐ)。吸収層の E_g = hc/*cutoff_nm*(標準の In₀.₅₃Ga₀.₄₇As で 0.74 eV → 約 1.7 µm、拡張品は In 組成を上げて 1.9 / 2.2 / 2.6 µm)、A = 3.1 µm⁻¹ eV^−½(In₀.₅₃Ga₀.₄₇As の 1.55 µm で α ≈ 7×10³ /cm に合わせた値)。窓(InP、E_g 1.344 eV → 922 nm)は短波長を吸って下限を作る。窓を薄く(基板除去) すると可視まで伸びる。
★これは形のモデルで、データシートの曲線ではない: 市販の標準品の典型値(データシート: 0.9〜1.7 µm、1.0〜1.6 µm で 80 % 前後、1.7 µm で急落)の形を、吸収端の物理(直接遷移の √ と Urbach の裾) から出す。実機は製品のデータシートの曲線を spectral_product に直接渡すこと。
出典: S. Adachi, J. Appl. Phys. 66, 6030 (1989)(III-V の直接遷移の吸収端)/ F. Urbach, Phys. Rev. 92, 1324 (1953)/ A. Rogalski, *Infrared Detectors*, 2nd ed., CRC (2010)(InGaAs の組成とカットオフ)。
返り値: pairs(λ nm, QE)。
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。
• poc_hyperspectral_foreign_matter — py -3.11 examples/poc_hyperspectral_foreign_matter.py
pairs 作为输入)mtf50 · energy_to_photons · spectral_product · spectral_integral · spectral_stats · kubelka_munk_reflectance · hyperspectral_capture · film_thickness_fft
spectral)blackbody_spectrum · cie_illuminant_a · led_spectrum · bandpass_spectrum · silicon_photodiode_qe · energy_to_photons · spectral_product · spectral_integral
*Provenance: spectralrad.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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