michelson_dc_readout — OPTICS `cavity` op

• Datenarten: keine → table (ein Operator, der allein durch seine Argumente bestimmt ist — er nimmt kein Bild und keine Daten entgegen)

• Aufruf: import fullseye as fs; fs.ledger.michelson_dc_readout(power_w: 'float' = 1.0, arm_length_m: 'float' = 1.0, wavelength_nm: 'float' = 1064.0, *, dc_offset_rad: 'float' = 0.1, strain: 'float' = 0.0) -> 'dict' (die Implementierung direkt: import cavityoptics; cavityoptics.michelson_dc_readout(power_w: 'float' = 1.0, arm_length_m: 'float' = 1.0, wavelength_nm: 'float' = 1064.0, *, dc_offset_rad: 'float' = 0.1, strain: 'float' = 0.0) -> 'dict'; aus dem Register: opsoptics.get("michelson_dc_readout"))

Verwendung

Leistung am antisymmetrischen Port, Dehnungsempfindlichkeit und Schrotrauschgrenze eines um φ₀ vom Dunkelstreifen versetzten Michelson-Interferometers.

> Die ausführliche Beschreibung unten ist der Originaltext — Zusammenfassung und Überschriften sind übersetzt.

Parameters

power_w : float

ビームスプリッタに入る光量 P_in [W]。

arm_length_m : float

腕の長さ L [m] (単純 Michelson。共振器の利得は cavity_strain_transfer で別に掛ける)。

wavelength_nm : float

波長 [nm]。

dc_offset_rad : float

暗縞からのオフセット位相 φ₀ [rad] (0 < φ₀ < π)。

strain : float

ひずみ h(腕の差 ΔL = hL)。

Returns

dict

p_out_w = P_in sin²((φ₀ + 4πhL/λ)/2)、slope_w_per_strain = dP/dh

= P_in sin(φ₀ + 4πhL/λ)·2πL/λ、shot_noise_w_per_rthz = √(2ħω P_out)、

h_shot_per_rthz = 散射雑音/傾き、h_shot_limit_per_rthz = φ₀ → 0 の極限

(1/2L)√(ħcλ/πP_in)、phase_total_rad。

Notes

散射雑音限界は小さなオフセットで h_shot = (1/2L)√(ħcλ/πP_in)/cos(φ_total/2)、φ → 0 で極限値に収束する(オフセットを下げるほど光量は減るが感度の比は変わらない —— DC 読み出しが成り立つ理由)。tests は傾きを有限差分で独立に求めて突き合わせる。

Familienweiter Eingabevertrag (fail-closed)

Jeder optics-Operator prüft seine Eingabe vor der Berechnung (nichts rutscht stillschweigend durch):

• Einheiten stecken im Argumentnamen — _mm / _um / _deg / _mrad. Eine Verwechslung von mm und µm stürzt nicht ab, sondern liefert eine plausibel aussehende falsche Antwort; der Name verhindert das. Aus der Größenordnung wird nie auf die Einheit geschlossen.

• Strings lösen ValueError aus — float('50') gelingt, sodass ein ungeparster Konfigurationswert als Länge durchrutschen würde (gemessen: thin_lens('50', '200') lieferte plausible 66,667 mm). bool wird als implizite Hochstufung True == 1 ebenfalls abgelehnt.

• complex / Masked Arrays lösen ValueError aus (nur reelle Slots; das stille Verwerfen des Imaginärteils bzw. Abstreifen der Maske wird abgelehnt). NaN/Inf löst bei jeder Eingabe ValueError aus.

• Division durch null und Verwandtes wird namentlich abgelehnt: Brennweite 0, Krümmungsradius 0, Brechzahl <= 0, undurchlässige Blende (alles 0, die Normierung wird 0/0), PSF mit Summe <= 0, Stokes-Vektor mit S0 = 0 und ein Objekt im vorderen Brennpunkt (Bild im Unendlichen).

• Nur zwei Operatoren liefern einen nicht-endlichen Wert, und beide halten das vertraglich fest: depth_of_field liefert jenseits der hyperfokalen Distanz far_mm = inf (genau das bedeutet die hyperfokale Distanz), und gaussian_beam liefert an der Taille wavefront_radius_mm = inf (der Krümmungsradius einer ebenen Wellenfront). Beide liefern zusätzlich einen endlichen Partner (far_is_infinite / curvature_per_mm). Jedes andere stille NaN/Inf wird intern erkannt und löst ValueError aus — "float64 ist übergelaufen" und "die Antwort ist unendlich" sind verschiedene Aussagen; die erste wird nie im Gewand der zweiten geliefert.

• Größenobergrenzen: erzeugte Gitter durch optics.MAX_GRID (4096), übergebene Felder/PSFs/Blenden durch optics.MAX_FIELD_ELEMENTS (2^24), ABCD-Elementketten durch optics.MAX_SYSTEM_ELEMENTS (1024), Zernike durch MAX_ZERNIKE_TERMS (512) / MAX_ZERNIKE_ORDER (40) / MAX_ZERNIKE_BASIS (2^25). Damit werden Pfade fail-closed geschlossen, in denen ein kleines Argument eine riesige interne Allokation auslöst (gemessen: n_max=40 × 4096² braucht 108 GB).

• Physikalisch unmögliche Zustände werden ebenfalls abgelehnt: Stokes-Vektor mit Polarisationsgrad > 1, negative Transmission, negative Intensität und ungültige Zernike-Indizes wie ungerades n-|m|.

Ausführlicher Anwendungsleitfaden

• Leitfaden zur Familie optics_imaging

Referenzen (Beispieldaten, Literatur)

• Katalog der Beispieldaten (Download-URLs / Lizenzen) — 2-D nutzt skimage.data (BSD/Public Domain) plus synthetische Bilder, 3-D nennt Download-URLs echter Datenquellen (Stanford, PDS, …).

• Herkunft und Literatur der Operatoren — die Quellen der Forschung/Verfahren, auf denen diese Operatorfamilie beruht.

• Der kanonische Algorithmus (Autor, Jahr) und seine Anwendungen stehen im Familienleitfaden oben.

Ausführbare Beispiele (verifizierte Samples, die diesen Operator wirklich aufrufen)

• poc_gw_detector_pseudo_simulation — py -3.11 examples/poc_gw_detector_pseudo_simulation.py

Typkompatible Folge-Operatoren (nehmen `table` als Eingabe)

abcd_matrix · wavefront_stats · sfr_from_edge · paraxial_trace · seidel_coefficients · spot_stats · tolerance_analysis · wavefront_from_opd

Gleiche Kategorie (`cavity`)

fabry_perot_response · cavity_strain_transfer · pdh_error_signal · quantum_noise_budget

*Provenance: cavityoptics.py — OPTICS Operator-Registry. Diese Notiz wird von tools/opdocs.py md erzeugt (nicht von Hand bearbeiten).*

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