wavefront_from_opd — OPTICS `design` op

• 数据种类:table → table

• 调用:import raytrace; raytrace.wavefront_from_opd(system, field=None, size=64, n_max=6, wavelength_um=None, image_mm=None)(或 opsoptics.get("wavefront_from_opd"))

用法

OPD 图 → Zernike 系数(波)→ RMS / PV / Strehl,一次完成(`table`)。

> 以下的详细说明为原文 —— 摘要与标题已翻译。

Convenience chain: :func:opd_map → `match3d.fit_zernike` →

`optics.wavefront_stats`. Returns the stats dict extended with

`zernike ({(n, m): coef}), rms_opd_direct` (RMS of the sampled OPD,

independent of the fit) and `pv_opd_direct`.

该族通用的输入契约(fail-closed)

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。

详细使用指南

• optics_imaging 族使用指南

参考(示例数据・文献)

• 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。

可运行的示例(实际调用该算子并已验证的样例)

• lens_design_demo — py -3.11 examples/lens_design_demo.py

类型可衔接的下一个算子(可接受 `table` 作为输入)

abcd_matrix · wavefront_stats · paraxial_trace · seidel_coefficients · spot_stats · tolerance_analysis · spot_diagram · ray_fan

同类别(`design`)

lens_system · thick_lens · glass · example_system · glass_catalog · sellmeier · paraxial_trace · seidel_coefficients

*Provenance: raytrace.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)。*

wavefront_from_opd — OPTICS design op

用法