cavity op• Data kinds: कोई नहीं → table (केवल arguments से तय होने वाला op — यह कोई image या data input नहीं लेता)
• Call: import fullseye as fs; fs.ledger.quantum_noise_budget(power_w: 'float' = 5200.0, mirror_mass_kg: 'float' = 40.0, length_m: 'float' = 3994.5, wavelength_nm: 'float' = 1064.0, *, itm_transmittance: 'float' = 0.014, f_min_hz: 'float' = 5.0, f_max_hz: 'float' = 5000.0, n_points: 'int' = 400) -> 'dict' (implementation को सीधे call करना हो तो import cavityoptics; cavityoptics.quantum_noise_budget(power_w: 'float' = 5200.0, mirror_mass_kg: 'float' = 40.0, length_m: 'float' = 3994.5, wavelength_nm: 'float' = 1064.0, *, itm_transmittance: 'float' = 0.014, f_min_hz: 'float' = 5.0, f_max_hz: 'float' = 5000.0, n_points: 'int' = 400) -> 'dict', registry से लेना हो तो opsoptics.get("quantum_noise_budget"))
conventional (signal recycling रहित) Fabry-Perot Michelson का quantum noise — shot, radiation pressure और standard quantum limit।
> नीचे का विस्तृत विवरण मूल text में है — सारांश और headings का अनुवाद हो चुका है।
power_w : float
ビームスプリッタに入る光量 I₀ [W] (aLIGO 設計: 125 W × 出力再利用 ≈ 5.2 kW)。
mirror_mass_kg : float
試験質量 m [kg] (aLIGO 40 kg)。
length_m : float
腕の長さ L [m]。
wavelength_nm : float
波長 [nm]。
itm_transmittance : float
入力鏡の強度透過率 T(腕共振器の半値半幅 γ = Tc/4L [rad/s] を決める)。
f_min_hz, f_max_hz : float
周波数範囲(対数等間隔)。
n_points : int
点数。
dict
f_hz(配列)、振幅スペクトル密度 [1/√Hz] の配列 shot / radiation_pressure /
sql / total(√(S_shot + S_rp))、kappa(Kimble の K(Ω))、
スカラ gamma_rad_s / pole_hz / i_sql_w(I_SQL = mL²γ⁴/4ω₀)/
power_ratio = I₀/I_SQL / f_sql_touch_hz(K = 1 で総和が SQL に触れる周波数、
無ければ None)/ arm_power_w(循環光量 ≈ I₀·2/T の目安)。
Kimble, Levin, Matsko, Thorne & Vyatchanin, *Phys. Rev. D* 65, 022002 (2001) 式 (16)–(20):
h_SQL² = 8ħ/(mΩ²L²)、K = 2(I₀/I_SQL)γ⁴/(Ω²(γ²+Ω²))、S_shot = h_SQL²/2K、S_rp = K h_SQL²/2。門: S_shot·S_rp = h_SQL⁴/4(光量に依らない恒等式)、S_total ≥ h_SQL² で等号は K = 1 だけ。I₀ = I_SQL のとき K(γ) = 1 なので f_sql_touch_hz = γ/2π。aLIGO の設計感度は信号再利用と熱雑音を含むのでこの曲線とは形が違う —— examples/poc_gw_detector_pseudo_simulation.py が設計曲線と第二実装(gwinc)に当てる。
optics के सभी ops गणना से पहले input की जाँच करते हैं (कुछ भी चुपचाप पास नहीं होता):
• Unit argument के नाम में ही लिखी होती है — _mm / _um / _deg / _mrad। mm और µm की गड़बड़ी crash नहीं करती, बल्कि "सही दिखने वाला पर गलत उत्तर" देती है, इसलिए नाम से इसे रोका जाता है। मान के आकार से unit का अनुमान बिल्कुल नहीं लगाया जाता।
• String से ValueError — float('50') सफल हो जाता है, इसलिए बिना parse किया config value length के रूप में निकल जाता (मापा गया: thin_lens('50', '200') सही दिखने वाला 66.667 mm लौटा रहा था)। bool को भी True == 1 वाले implicit promotion के रूप में अस्वीकार किया जाता है।
• complex / masked array से ValueError (केवल real-valued slots; imaginary part को चुपचाप छोड़ना या mask हटाना अस्वीकार)। हर input पर NaN/Inf से ValueError।
• शून्य से भाग और उससे जुड़े मामलों को नाम लेकर अस्वीकार किया जाता है: focal length 0, radius of curvature 0, refractive index <= 0, पूरी तरह opaque aperture (सब 0, इसलिए normalisation 0/0), ऐसा PSF जिसका योग <= 0 हो, S0 = 0 वाला Stokes vector, और front focal point पर रखा object (image अनंत पर)।
• केवल 2 ops non-finite value लौटाते हैं, और वह भी contract के रूप में लिखा हुआ: depth_of_field hyperfocal distance से आगे far_mm = inf (hyperfocal distance की परिभाषा यही है) और gaussian_beam waist पर wavefront_radius_mm = inf (plane wavefront की radius of curvature)। दोनों साथ में एक finite साथी (far_is_infinite / curvature_per_mm) भी लौटाते हैं। इसके अलावा कोई भी चुपचाप आया NaN/Inf अंदर ही पकड़ा जाता है और ValueError देता है — "float64 overflow हुआ" और "उत्तर अनंत है" अलग-अलग दावे हैं, इसलिए पहले को दूसरे का चेहरा पहनाकर नहीं लौटाया जाता।
• Size की सीमा: generate होने वाले grid के लिए optics.MAX_GRID (4096), दिए गए field/PSF/aperture के लिए optics.MAX_FIELD_ELEMENTS (2^24), ABCD element chain के लिए optics.MAX_SYSTEM_ELEMENTS (1024), Zernike के लिए MAX_ZERNIKE_TERMS (512) / MAX_ZERNIKE_ORDER (40) / MAX_ZERNIKE_BASIS (2^25)। छोटे argument से बहुत बड़ा internal allocation होने वाले रास्तों (मापा गया: n_max=40 × 4096² पर 108 GB) को fail-closed ढंग से बंद किया गया है।
• भौतिक रूप से असंभव states भी अस्वीकार: degree of polarisation > 1 वाला Stokes vector, ऋणात्मक transmittance, ऋणात्मक intensity, और n-|m| odd जैसे अमान्य Zernike indices।
• Sample data catalog (DL URL / license) — 2-D के लिए skimage.data (BSD/public) + synthetic, 3-D के लिए real data sources (Stanford/PDS आदि) के DL URL।
• Operators का स्रोत और संदर्भ — इस op family के मूल research/methods के स्रोत।
• Algorithm का मानक स्रोत (लेखक, वर्ष) और उपयोग ऊपर की family usage guide में दिए गए हैं।
• poc_gw_detector_pseudo_simulation — py -3.11 examples/poc_gw_detector_pseudo_simulation.py
table को input के रूप में लेते हैं)abcd_matrix · wavefront_stats · sfr_from_edge · paraxial_trace · seidel_coefficients · spot_stats · tolerance_analysis · wavefront_from_opd
cavity)fabry_perot_response · cavity_strain_transfer · michelson_dc_readout · pdh_error_signal
*Provenance: cavityoptics.py — OPTICS operator registry. यह per-op note tools/opdocs.py md से अपने-आप generate होता है (हाथ से edit न करें)।*
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