oct op• 資料種類:無 → table(僅由參數決定的運算子 —— 不接受影像或資料輸入)
• 呼叫: 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')(要直接呼叫實作,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');從台帳取用則 opsoptics.get("oct_interferogram"))
用 OCT 對層結構(sample)量測一次得到的干涉光譜(table)。
> 以下的詳細說明為原文 —— 摘要與標題已翻譯。
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 的每個運算子都先檢驗輸入再計算(不讓任何東西無聲通過):
• 單位寫進參數名 —— _mm / _um / _deg / _mrad。把 mm 和 µm 弄混不會當掉,而是給出「看似合理卻是錯的答案」,所以用命名來防。這裡絕不從數值大小去猜單位。
• 字串一律 ValueError —— float('50') 會成功,於是未解析的設定值會被當成長度混進來(實測:thin_lens('50', '200') 曾回傳看似合理的 66.667 mm)。bool 也按 True == 1 的隱式提升拒絕。
• complex / masked array 一律 ValueError(僅接受實數槽位;拒絕無聲丟棄虛部或剝掉遮罩)。所有輸入中的 NaN/Inf 一律 ValueError。
• 逐項點名拒絕除零及其近親:焦距 0、曲率半徑 0、折射率 <= 0、全不透明光闌(全為 0,正規化變成 0/0)、總和 <= 0 的 PSF、S0 = 0 的 Stokes 向量、物體位於前焦點(像在無窮遠)。
• 只有兩個運算子會回傳非有限值,而且都寫進了契約:depth_of_field 在超焦距以外回傳 far_mm = inf(這正是超焦距的定義),gaussian_beam 在束腰處回傳 wavefront_radius_mm = inf(平面波前的曲率半徑)。兩者都同時回傳一個有限的夥伴(far_is_infinite / curvature_per_mm)。除此之外的無聲 NaN/Inf 都在內部檢出並 ValueError ——「float64 溢位了」和「答案是無窮大」是兩種不同的主張,不能拿後者的臉去交付前者。
• 尺寸上限:生成網格受 optics.MAX_GRID(4096)限制,傳入的場/PSF/光闌受 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「小參數引發巨大內部配置」的路徑(實測:n_max=40 × 4096² 需要 108 GB)。
• 物理上不可能的狀態同樣拒絕:偏振度 > 1 的 Stokes 向量、負穿透率、負強度、n-|m| 為奇數等非法 Zernike 指標。
• 範例資料目錄(下載 URL / 授權) —— 2-D 用 skimage.data(BSD/公有領域)加合成圖,3-D 給出真實資料源(Stanford/PDS 等)的下載 URL。
• 運算子來歷與參考文獻 —— 該運算子族所依據的研究/方法出處。
• 演算法的正典(作者、年份)與用途見上面的族使用指南。
• poc_industrial_oct — py -3.11 examples/poc_industrial_oct.py
table 作為輸入)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 運算子登記表。本條目由 tools/opdocs.py md 自動產生(請勿手動編輯)。*
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