육방정계 질화붕소(h-BN) 2차원 양자 광원 & 1,000Hz 0-Alloc C# 단일 광자 방출 서보 제어기

using System;
using System.Runtime.CompilerServices;

namespace ZeliDesk.Stem.QuantumOptics
{
    /// <summary>
    /// h-BN 양자 광원 텔레메트리 구조체 (16-byte 스택 전용)
    /// </summary>
    public readonly ref struct HbnEmitterState
    {
        public readonly float CenterWavelengthNm; // ZPL 중심 파장 (nm)
        public readonly float WavelengthDriftPm;  // 목표 대비 파장 표류 (pm)
        public readonly float AntiBunchingG2;     // 2차 상관계수 g(2)(0)
        public readonly float PiezoVoltageVolts;  // 피에조 지령 전압 (V)

        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
        public HbnEmitterState(float lambda, float drift, float g2, float vPiezo)
        {
            CenterWavelengthNm = lambda;
            WavelengthDriftPm = drift;
            AntiBunchingG2 = g2;
            PiezoVoltageVolts = vPiezo;
        }
    }

    /// <summary>
    /// 1,000Hz Zero-Allocation h-BN 단일 광자 파장 잠금 서보 엔진
    /// </summary>
    public ref struct HbnWavelengthServoEngine
    {
        private readonly float _targetWavelengthNm; // 목표 표준 파장 (e.g. 575.000 nm)
        private readonly float _nmPerVoltSensitivity;// 피에조 전압-파장 감도 (nm/V)
        private float _currentPiezoVoltageV;        // 현재 피에조 인가 전압

        private const float MaxPiezoVoltLimit = 150.0f;

        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
        public HbnWavelengthServoEngine(float targetNm, float sensitivityNmPerV, float initialVolt)
        {
            _targetWavelengthNm = targetNm;
            _nmPerVoltSensitivity = sensitivityNmPerV;
            _currentPiezoVoltageV = initialVolt;
        }

        /// <summary>
        /// 1ms 주기(1,000Hz) 스펙트럼 파장 계측치 및 HBT 상관계수 평가, 피에조 전압 갱신 (0-Alloc)
        /// </summary>
        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
        public HbnEmitterState Update1Khz(float measuredCenterNm, float measuredG2Zero, float dtSeconds)
        {
            // 1) 목표 파장 대비 피코미터(pm) 단위 파장 표류량 산출
            float wavelengthErrorNm = _targetWavelengthNm - measuredCenterNm;
            float driftPicometer = wavelengthErrorNm * 1000.0f;

            // 2) 비례-적분(PI) 피에조 인장 전압 보정치 산출
            float voltageCorrection = (wavelengthErrorNm / _nmPerVoltSensitivity) * 0.45f;
            _currentPiezoVoltageV += voltageCorrection;
            _currentPiezoVoltageV = Math.Clamp(_currentPiezoVoltageV, 0.0f, MaxPiezoVoltLimit);

            return new HbnEmitterState(measuredCenterNm, driftPicometer, measuredG2Zero, _currentPiezoVoltageV);
        }
    }
}