spectral op• データ種: なし → pairs(引数だけで決まる op —— 画像やデータの入力を取らない)
• 呼び出し: 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) (実装を直接呼ぶなら 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)、台帳から引くなら opsoptics.get("ingaas_photodiode_qe"))
InGaAs フォトダイオードの外部量子効率(電子/光子)を、吸収層と窓層の直接遷移の吸収端から。
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 の全 op は入力を検証してから計算する(黙って通さない):
• 単位は引数名に埋め込む — _mm / _um / _deg / _mrad。mm と µm の取り違えは crash ではなく「もっともらしく間違った答え」なので、名前で防ぐ。大きさから単位を推測する処理は一切しない。
• 文字列は ValueError — float('50') は成功してしまうため、未パースの設定値が長さとして通り抜ける(実測: thin_lens('50', '200') がもっともらしい 66.667 mm を返していた)。bool も True == 1 の暗黙昇格として拒否。
• complex / masked array は ValueError(実数枠のみ。虚部の無言切り捨て・マスク剥がしを拒否)。NaN/Inf は全入力で ValueError。
• 0 除算とその親戚を名指しで拒否: 焦点距離 0・曲率半径 0・屈折率 <= 0・不透明な開口(全 0 なので正規化が 0/0)・総和 <= 0 の PSF・S0 = 0 の Stokes ベクトル・物体が前側焦点にある(像が無限遠)。
• 非有限を返すのは 2 op だけ、しかも契約として明記: depth_of_field の過焦点距離以遠の far_mm = inf(それが過焦点距離の定義)と gaussian_beam のウエストでの wavefront_radius_mm = inf(平面波面の曲率半径)。どちらも有限の相棒(far_is_infinite / curvature_per_mm)を併せて返す。それ以外の無言 NaN/Inf は内部で検出して ValueError —「float64 が溢れた」と「答えが無限大」は別の主張なので、後者の顔で前者を返さない。
• サイズ上限: 生成格子は optics.MAX_GRID(4096)、供給された場/PSF/開口は optics.MAX_FIELD_ELEMENTS(2^24)、ABCD 素子列は optics.MAX_SYSTEM_ELEMENTS(1024)、Zernike は MAX_ZERNIKE_TERMS(512)/ MAX_ZERNIKE_ORDER(40)/ MAX_ZERNIKE_BASIS(2^25)。小さな引数から巨大な内部確保が起きる経路(実測: n_max=40 × 4096² で 108 GB)を fail-closed で塞ぐ。
• 物理的に不可能な状態も拒否: 偏光度 > 1 の Stokes ベクトル、負の透過率、負の強度、n-|m| が奇数などの不正な Zernike 添字。
• サンプルデータ カタログ(DL URL / ライセンス) — 2-D は skimage.data(BSD/public)+ 合成、3-D は実データ源(Stanford/PDS 等)の DL URL。
• 演算子の来歴・参考文献 — この op 族の元になった研究/手法の出典。
• アルゴリズムの正典(著者・年)と用途は上記ファミリ使い方ガイドに記載。
• poc_hyperspectral_foreign_matter — py -3.11 examples/poc_hyperspectral_foreign_matter.py
pairs を入力に取れる)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 operator registry. この per-op ノートは tools/opdocs.py md が自動生成(手編集しない)。*
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