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基于高激发态原子的量子优势，里德堡原子接收器（RAREs）实现了无线电波检测的范式革新，具有高灵敏度和宽带接收特性。然而现有研究大多将RAREs建模为各向同性的点接收器，忽略了蒸汽室内原子量子态的空间变化，导致其接收模式表征失准。针对这一问题，该研究团队对标准本振场（LO）驱动的RARE空间响应特性开展理论分析。研究发现：增加蒸汽室长度会产生与本振场方向一致的接收波束，其波束宽度与容器长度成反比。这一发现使得单天线RARE通过原子波束成形技术提升接收信噪比成为可能。此外，通过量化蒸汽室长度增加效应与激光在腔内传播的指数功率衰减之间的基本权衡关系，研究人员推导出了可实现的波束成形增益。为克服指数衰减的限制，该工作提出名为“分段式蒸汽室”的新型RARE架构——该设计采用空气间隙分隔的蒸汽室单元段，在保持总室长（即总传播损耗）不变的前提下增加有效室长。相较于传统连续蒸汽室，这种分段结构在不增加总室长的条件下扩展了原子-场有效相互作用区域，可产生更窄的波束宽度，从而获得更高的波束成形增益。