film op• 数据种类:pairs → table
• 调用: import fullseye as fs; fs.ledger.film_thickness_fit(spectrum, film='SIO2', substrate='SI', thickness_min_nm=0.0, thickness_max_nm=3000.0, under=(), angle_deg=0.0, na=0.0, fit_scale=False, ambient=1.0, roughness_nm=0.0)(要直接调用实现,import filmoptics; filmoptics.film_thickness_fit(spectrum, film='SIO2', substrate='SI', thickness_min_nm=0.0, thickness_max_nm=3000.0, under=(), angle_deg=0.0, na=0.0, fit_scale=False, ambient=1.0, roughness_nm=0.0);从台账取用则 opsoptics.get("film_thickness_fit"))
将传输矩阵模型拟合到反射光谱以求膜厚(非线性最小二乘:全局网格搜索后局部精化)。
> 以下的详细说明为原文 —— 摘要与标题已翻译。
spectrum: pairs(λ [nm], R)。
film / substrate / under: モデルの積層(材料表の鍵)。最上層 film の厚さを未知数にする。thickness_min_nm / thickness_max_nm: 探す範囲。格子は位相が λ_min で π/8 進む刻み(局所解に落ちない)。angle_deg / na / ambient / roughness_nm: 測定の条件(multilayer_reflectance と同じ)。モデル側の
条件を実測と違えると膜厚が偏る —— その偏りを測るのが PoC の章。
fit_scale: True なら反射率の倍率 a も同時に(閉形式で)あてはめる(反射率の絶対値の校正が無い装置)。
返り値 dict: thickness_nm / rmse / scale / candidates(局所解の [(膜厚, rmse), ...] を rmse の昇順)/
second_rmse_ratio(2 番目の候補の rmse ÷ 最良。1 に近いほど一意でない)。
★薄い膜(縞が 1 本未満)でも、絶対反射率の形から膜厚が決まる —— FFT 法が破綻する領域で使える。ただし材料(n)を取り違えると、光学的厚さ n d を保ったまま d が n の比だけ偏る。
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_thin_film_reflectometry — py -3.11 examples/poc_thin_film_reflectometry.py
table 作为输入)abcd_matrix · wavefront_stats · sfr_from_edge · paraxial_trace · seidel_coefficients · spot_stats · tolerance_analysis · wavefront_from_opd
film)multilayer_reflectance · film_color · film_thickness_fft · film_thickness_map
*Provenance: filmoptics.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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