fullseye

pdh_error_signal — OPTICS `cavity` 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.pdh_error_signal(length_m: 'float' = 1.0, *, itm_transmittance: 'float' = 0.01, etm_transmittance: 'float' = 0.01, mod_freq_hz: 'float' = 20000000.0, mod_depth: 'float' = 1.08, power_w: 'float' = 1.0, span_linewidths: 'float' = 6.0, n_points: 'int' = 1201) -> 'np.ndarray' (実装を直接呼ぶなら import cavityoptics; cavityoptics.pdh_error_signal(length_m: 'float' = 1.0, *, itm_transmittance: 'float' = 0.01, etm_transmittance: 'float' = 0.01, mod_freq_hz: 'float' = 20000000.0, mod_depth: 'float' = 1.08, power_w: 'float' = 1.0, span_linewidths: 'float' = 6.0, n_points: 'int' = 1201) -> 'np.ndarray'、台帳から引くなら opsoptics.get("pdh_error_signal"))

使い方

Pound-Drever-Hall 誤差信号 ε(δ) を、共振からの離調 δ [Hz] の関数として pairs で返す。

Parameters

length_m : float 共振器長 L [m]。 itm_transmittance, etm_transmittance : float 鏡の強度透過率(損失なし)。 mod_freq_hz : float 位相変調周波数 Ω/2π [Hz]。線幅より十分大きいと傾きが Black の式 15 に乗る。 mod_depth : float 変調指数 β。搬送波 P_c = J₀(β)²P、側帯波 P_s = J₁(β)²P(β = 1.08 で P_c·P_s 最大)。 power_w : float 入射光量 P [W]。 span_linewidths : float 表示する離調の範囲(線幅の何倍まで、±)。 n_points : int 点数(奇数なら δ = 0 を含む)。

Returns

numpy.ndarray (n_points, 2): 列 0 = 離調 δ [Hz]、列 1 = ε [W] = 2√(P_c P_s)·Im[F(δ)F*(δ+Ω) − F*(δ)F(δ−Ω)]。

Notes

門(tests): 反対称 ε(−δ) = −ε(δ)(1e-12)、ε(0) = 0、対称共振器 (T₁ = T₂)で Ω ≫ δν のとき共振近傍の傾き dε/dδ = −8√(P_c P_s)/δν(Black 2001 式 15)に 1 % 以内。側帯波が共振に乗る δ = ±Ω 付近の小さな山も含めて返す(表示範囲が届けば)。

ファミリ共通の入力契約(fail-closed)

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-

が奇数などの不正な Zernike 添字。

詳しい使い方ガイド

optics_imaging ファミリガイド

参考(サンプルデータ・文献)

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。

実行できる例(この op を実際に呼ぶ検証済みサンプル)

poc_gw_detector_pseudo_simulation — py -3.11 examples/poc_gw_detector_pseudo_simulation.py

型が繋がる次の op(`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

同カテゴリ(`cavity`)

fabry_perot_response · cavity_strain_transfer · michelson_dc_readout · quantum_noise_budget

Provenance: cavityoptics.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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