polarization op• Datenarten: stokes → table
• Aufruf: import optics; optics.stokes_analyze(stokes) (oder opsoptics.get("stokes_analyze"))
Liest einen Stokes-Vektor: Polarisationsgrad, Azimut, Elliptizität.
> Die ausführliche Beschreibung unten ist der Originaltext — Zusammenfassung und Überschriften sind übersetzt.
Returns a dict: `intensity S0 · dop` degree of polarisation
`sqrt(S1^2+S2^2+S3^2)/S0 · dolp linear part sqrt(S1^2+S2^2)/S0` ·
`docp circular part |S3|/S0 · azimuth_deg` orientation of the
polarisation ellipse `0.5*atan2(S2, S1) mapped into [0, 180)` ·
`ellipticity_deg 0.5*asin(S3/|S|) in [-45, +45]` ·
`handedness one of "right" / "left" / "linear"`.
**`azimuth_deg and ellipticity_deg are None` when they are
undefined** — azimuth when the linear part is exactly zero (circular or
unpolarised light has no orientation), ellipticity when the polarised part
is zero (unpolarised light has no ellipse). Returning 0.0 there would be a
fabricated angle; `None` says the truth and forces the caller to handle
it.
Ground truth it reproduces exactly: `[1,1,0,0]` -> dop 1, azimuth 0,
ellipticity 0, linear; `[1,-1,0,0] -> azimuth 90; [1,0,1,0]` ->
azimuth 45; `[1,0,0,1]` -> docp 1, ellipticity +45, right-handed;
`[1,0,0,0] -> dop 0 with both angles None`;
`[2,1,0,0]` -> dop 0.5 (a partially polarised beam, which is exactly the
case Jones algebra cannot express).
Raises `ValueError`: *stokes* is not a 1-D 4-vector, is complex /
masked / non-finite, is unphysical (`S0 < 0` or degree of polarisation
above 1 — which is how you find out a Mueller matrix was not physical), or
has `S0 == 0` (no light at all: every ratio would be 0/0, and "the
polarisation of darkness" is not a question with an answer).
Jeder optics-Operator prüft seine Eingabe vor der Berechnung (nichts rutscht stillschweigend durch):
• Einheiten stecken im Argumentnamen — _mm / _um / _deg / _mrad. Eine Verwechslung von mm und µm stürzt nicht ab, sondern liefert eine plausibel aussehende falsche Antwort; der Name verhindert das. Aus der Größenordnung wird nie auf die Einheit geschlossen.
• **Strings lösen ValueError aus** — float('50') gelingt, sodass ein ungeparster Konfigurationswert als Länge durchrutschen würde (gemessen: thin_lens('50', '200') lieferte plausible 66,667 mm). bool wird als implizite Hochstufung True == 1 ebenfalls abgelehnt.
• **complex / Masked Arrays lösen ValueError aus (nur reelle Slots; das stille Verwerfen des Imaginärteils bzw. Abstreifen der Maske wird abgelehnt). NaN/Inf löst bei jeder Eingabe ValueError aus.**
• Division durch null und Verwandtes wird namentlich abgelehnt: Brennweite 0, Krümmungsradius 0, Brechzahl <= 0, undurchlässige Blende (alles 0, die Normierung wird 0/0), PSF mit Summe <= 0, Stokes-Vektor mit S0 = 0 und ein Objekt im vorderen Brennpunkt (Bild im Unendlichen).
• Nur zwei Operatoren liefern einen nicht-endlichen Wert, und beide halten das vertraglich fest: depth_of_field liefert jenseits der hyperfokalen Distanz far_mm = inf (genau das bedeutet die hyperfokale Distanz), und gaussian_beam liefert an der Taille wavefront_radius_mm = inf (der Krümmungsradius einer ebenen Wellenfront). Beide liefern zusätzlich einen endlichen Partner (far_is_infinite / curvature_per_mm). **Jedes andere stille NaN/Inf wird intern erkannt und löst ValueError aus** — "float64 ist übergelaufen" und "die Antwort ist unendlich" sind verschiedene Aussagen; die erste wird nie im Gewand der zweiten geliefert.
• Größenobergrenzen: erzeugte Gitter durch optics.MAX_GRID (4096), übergebene Felder/PSFs/Blenden durch optics.MAX_FIELD_ELEMENTS (2^24), ABCD-Elementketten durch optics.MAX_SYSTEM_ELEMENTS (1024), Zernike durch MAX_ZERNIKE_TERMS (512) / MAX_ZERNIKE_ORDER (40) / MAX_ZERNIKE_BASIS (2^25). Damit werden Pfade fail-closed geschlossen, in denen ein kleines Argument eine riesige interne Allokation auslöst (gemessen: n_max=40 × 4096² braucht 108 GB).
• Physikalisch unmögliche Zustände werden ebenfalls abgelehnt: Stokes-Vektor mit Polarisationsgrad > 1, negative Transmission, negative Intensität und ungültige Zernike-Indizes wie ungerades n-|m|.
• Leitfaden zur Familie optics_imaging
• Katalog der Beispieldaten (Download-URLs / Lizenzen) — 2-D nutzt skimage.data (BSD/Public Domain) plus synthetische Bilder, 3-D nennt Download-URLs echter Datenquellen (Stanford, PDS, …).
• Herkunft und Literatur der Operatoren — die Quellen der Forschung/Verfahren, auf denen diese Operatorfamilie beruht.
• Der kanonische Algorithmus (Autor, Jahr) und seine Anwendungen stehen im Familienleitfaden oben.
• optics_imaging — py -3.11 examples/optics_imaging.py
• specular_photometric — py -3.11 examples/specular_photometric.py
table als Eingabe)abcd_matrix · wavefront_stats · paraxial_trace · seidel_coefficients · spot_stats · tolerance_analysis · wavefront_from_opd · spot_diagram
polarization)jones_element · jones_apply · stokes_from_jones · mueller_element · mueller_apply
*Provenance: optics.py — OPTICS Operator-Registry. Diese Notiz wird von tools/opdocs.py md erzeugt (nicht von Hand bearbeiten).*
© 2026 Kazufumi Furuse — Fullseye operator documentation. Licensed under Apache-2.0.