oct op• 数据种类:无 → table(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.oct_interferogram(sample=None, center_nm=840.0, bandwidth_nm=50.0, mode='sd', n_pixels=2048, wl_min_nm=None, wl_max_nm=None, spectrometer_fwhm_px=1.0, linewidth_nm=None, sweep_nonlinearity=0.0, source_spectrum=None, photons_ref_per_pixel=20000.0, photons_mirror_per_pixel=None, eta=0.8, sigma_d=10.0, K=1.0, full_well=None, quantize=False, reference_phase_rad=0.0, mismatch_material=None, mismatch_length_mm=0.0, focus_um=None, beam_waist_um=None, oversample=8, noise=True, seed=0, grid='lambda')(要直接调用实现,import octscan; octscan.oct_interferogram(sample=None, center_nm=840.0, bandwidth_nm=50.0, mode='sd', n_pixels=2048, wl_min_nm=None, wl_max_nm=None, spectrometer_fwhm_px=1.0, linewidth_nm=None, sweep_nonlinearity=0.0, source_spectrum=None, photons_ref_per_pixel=20000.0, photons_mirror_per_pixel=None, eta=0.8, sigma_d=10.0, K=1.0, full_well=None, quantize=False, reference_phase_rad=0.0, mismatch_material=None, mismatch_length_mm=0.0, focus_um=None, beam_waist_um=None, oversample=8, noise=True, seed=0, grid='lambda');从台账取用则 opsoptics.get("oct_interferogram"))
用 OCT 对层结构(sample)测量一次得到的干涉光谱(table)。
> 以下的详细说明为原文 —— 摘要与标题已翻译。
sample = {"ambient": "air", "surface_um": 表面の光路(参照腕との差、空気中 µm、負なら鏡像の側),
"layers": [{"material", "thickness_um", "attenuation_per_mm"(強度の減衰係数 µ_t、往復で exp(−2µd)), "scatterers_per_mm"(層の中の点散乱体の密度)、"scatter_amplitude"(1 個の振幅反射率)}, …],
"substrate": 材料}。省略時は空気 / PMMA 25 µm / ポリカーボネート 40 µm / ガラス相当の基板。
場の和: E_s(k) = Σ_j r_j(k) T_j A_j exp(2ik Δ_j(k))、Δ_j(k) = surface + Σ_(上の層) n_i(k) d_i (位相屈折率で位相、群遅延は自然に出る)、r_j = (n_上 − n_下)/(n_上 + n_下)(各 k で)、T_j = Π(1 − r²)、A_j = exp(−Σ µ_i d_i)。参照光(振幅 1、位相 reference_phase_rad)と足して |E_r + s·E_s|² ×光源 S(k) (s² = photons_mirror/photons_ref)—— 相互相関・自己相関・DC が全部入る。
検出: mode="sd" は分光器(grid="lambda" = λ 等間隔の画素、"k" = k 等間隔の画素。画素の箱で積分 + 分解能 spectrometer_fwhm_px のガウス)、mode="ss" は時間等間隔の波長掃引(k(t) = k_lo + Δk (t + ε t(1−t))、ε = sweep_nonlinearity、瞬時線幅 linewidth_nm のガウス、各標本は瞬時の値 —— 画素の箱が無いので roll-off は線幅だけで決まる)。細かい等間隔 k(1 画素 oversample 点)で作ってから、分光器は画素の区間で積分、掃引は標本の k で読む。
雑音: ショット(電子の平方根)+ 読み出し σ_d e⁻、×K で DN、full_well で飽和、quantize で整数化。
分散の不一致: 試料腕だけに mismatch_material が mismatch_length_mm(群遅延は参照腕で合わせる)。
焦点: focus_um(物理深さ)と beam_waist_um を渡すと、共焦点の結合 (1 + ((z − z_f)/z_R)²)^(−1/2)。
返り値: dict(kind="oct_interferogram", spectrum (N,) DN, wavelength_nm, k_rad_per_um(画素の中心の真の k)、reference_spectrum(参照腕だけ・雑音なし)、sample_only_spectrum(試料腕だけ・雑音なし = 自己相関の素)、interfaces(真値: 物理深さ・群遅延の光路・反射率)、settings)。
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_industrial_oct — py -3.11 examples/poc_industrial_oct.py
table 作为输入)abcd_matrix · wavefront_stats · sfr_from_edge · paraxial_trace · seidel_coefficients · spot_stats · tolerance_analysis · wavefront_from_opd
oct)oct_design · oct_dispersion_broadening · oct_bscan_simulate · oct_from_spectra · oct_k_linearize · oct_dispersion_estimate · oct_dispersion_compensate · oct_ascan
*Provenance: octscan.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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