▶ クオンタム ヴァリー アイデアズ ラボラトリーズの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023109764
(43)【公開日】2023-08-08
(54)【発明の名称】電磁界のイメージング
(51)【国際特許分類】
G01R 29/08 20060101AFI20230801BHJP
G01R 29/10 20060101ALI20230801BHJP
【ＦＩ】
G01R29/08 F
G01R29/10 A
【審査請求】有
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2023072263
(22)【出願日】2023-04-26
(62)【分割の表示】P 2021535313の分割
【原出願日】2019-03-28
(31)【優先権主張番号】62/786,677
(32)【優先日】2018-12-31
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】521266918
【氏名又は名称】クオンタム ヴァリー アイデアズ ラボラトリーズ
(74)【代理人】
【識別番号】100094569
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 伸一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100103610
【弁理士】
【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦
(74)【代理人】
【識別番号】100109070
【弁理士】
【氏名又は名称】須田 洋之
(74)【代理人】
【識別番号】100067013
【弁理士】
【氏名又は名称】大塚 文昭
(74)【代理人】
【識別番号】100109335
【弁理士】
【氏名又は名称】上杉 浩
(74)【代理人】
【識別番号】100120525
【弁理士】
【氏名又は名称】近藤 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100139712
【弁理士】
【氏名又は名称】那須 威夫
(74)【代理人】
【識別番号】100176418
【弁理士】
【氏名又は名称】工藤 嘉晃
(72)【発明者】
【氏名】シェーファー ジェームズ ピー
(57)【要約】 （修正有）
【課題】電磁放射線の振幅および位相の一方または両方を決定するステップとを含む、イメージング方法を提供する。
【解決手段】電磁放射線のイメージングシステム１００は、蒸気セルセンサー１０２において基準電磁放射線１１８とテスト電磁放射線１４０を受け取るステップを含み、蒸気セルセンサーに光ビーム１１０、１１２を通過させるステップを含み、光ビームを蒸気セルセンサーの誘電体ミラー１０６に反射するステップを含み、光ビームのうちの少なくとも１つをイメージングデバイス１２０で受け取るステップを含み、光ビームの空間特性を測定するように構成されている。少なくとも１つの受け取られた光ビームの空間特性に基づいて、電磁放射線の振幅および位相の一方または両方を決定するステップを含む。また、電磁放射線のフィールドをイメージングするためのシステムを含む。
【選択図】図１
【解決手段】電磁放射線のイメージングシステム１００は、蒸気セルセンサー１０２において基準電磁放射線１１８とテスト電磁放射線１４０を受け取るステップを含み、蒸気セルセンサーに光ビーム１１０、１１２を通過させるステップを含み、光ビームを蒸気セルセンサーの誘電体ミラー１０６に反射するステップを含み、光ビームのうちの少なくとも１つをイメージングデバイス１２０で受け取るステップを含み、光ビームの空間特性を測定するように構成されている。少なくとも１つの受け取られた光ビームの空間特性に基づいて、電磁放射線の振幅および位相の一方または両方を決定するステップを含む。また、電磁放射線のフィールドをイメージングするためのシステムを含む。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
蒸気セルセンサーにおいて電磁放射線を受け取るステップと、
前記蒸気セルセンサーに光ビームを通過させるステップであって、前記光ビームのうちの１つまたは複数は、前記蒸気セルセンサーの誘電体ミラーに反射する、ステップと、
光学イメージングシステムにおいて前記光ビームのうちの少なくとも１つを受け取るステップであって、前記光学イメージングシステムは、光ビームの空間特性を測定するように構成されている、ステップと、
少なくとも１つの受け取られた前記光ビームの空間特性に基づいて、前記電磁放射線の振幅および位相の一方または両方を決定するステップと
を含む、イメージング方法。
前記蒸気セルセンサーに光ビームを通過させるステップであって、前記光ビームのうちの１つまたは複数は、前記蒸気セルセンサーの誘電体ミラーに反射する、ステップと、
光学イメージングシステムにおいて前記光ビームのうちの少なくとも１つを受け取るステップであって、前記光学イメージングシステムは、光ビームの空間特性を測定するように構成されている、ステップと、
少なくとも１つの受け取られた前記光ビームの空間特性に基づいて、前記電磁放射線の振幅および位相の一方または両方を決定するステップと
を含む、イメージング方法。
【請求項2】
前記電磁放射線の前記振幅は、空間依存性の振幅を含み、前記方法は、前記電磁放射線の前記空間依存性の振幅を決定するステップを含む、請求項１に記載のイメージング方法。
【請求項3】
前記電磁放射線の前記位相は、空間依存性の位相を含み、前記方法は、前記電磁放射線の前記空間依存性の位相を決定するステップを含む、請求項１に記載のイメージング方法。
【請求項4】
前記光ビームのうちの１つは、前記光学イメージングシステムにおいて受け取られ、
前記電磁放射線の前記振幅および前記位相の一方または両方は、１つの受け取られた前記光ビームの空間特性に基づいて決定される、請求項１に記載のイメージング方法。
前記電磁放射線の前記振幅および前記位相の一方または両方は、１つの受け取られた前記光ビームの空間特性に基づいて決定される、請求項１に記載のイメージング方法。
【請求項5】
前記光ビームのうちの２つは、前記光学イメージングシステムにおいて受け取られ、
前記電磁放射線の前記振幅および前記位相の一方または両方は、２つの受け取られた前記光ビームの空間特性に基づいて決定される、請求項１に記載のイメージング方法。
前記電磁放射線の前記振幅および前記位相の一方または両方は、２つの受け取られた前記光ビームの空間特性に基づいて決定される、請求項１に記載のイメージング方法。
【請求項6】
前記光ビームは、２つの光ビームから構成される、請求項１に記載のイメージング方法。
【請求項7】
前記光ビームは、３つの光ビームから構成される、請求項１に記載のイメージング方法。
【請求項8】
前記イメージング方法は、
電磁放射線の振幅および位相の一方または両方を制御し、基準電磁放射線を発生させるステップと、
前記蒸気セルセンサーにおいて前記基準電磁放射線を受け取るステップと
を含み、
前記電磁放射線の前記振幅および前記位相の一方または両方を決定するステップは、前記基準電磁放射線の基準振幅および基準位相の一方または両方を決定するステップを含む、請求項１に記載のイメージング方法。
電磁放射線の振幅および位相の一方または両方を制御し、基準電磁放射線を発生させるステップと、
前記蒸気セルセンサーにおいて前記基準電磁放射線を受け取るステップと
を含み、
前記電磁放射線の前記振幅および前記位相の一方または両方を決定するステップは、前記基準電磁放射線の基準振幅および基準位相の一方または両方を決定するステップを含む、請求項１に記載のイメージング方法。
【請求項9】
前記イメージング方法は、
前記基準電磁放射線の差を決定するステップであって、前記差は、前記基準振幅とターゲット基準振幅との間の差および前記基準位相とターゲット基準位相との間の差の一方または両方を含む、ステップと、
前記基準電磁放射線の前記差を決定することに応答して、前記基準電磁放射線の前記基準振幅および前記基準位相の一方または両方を変更するステップと
を含む、請求項８に記載のイメージング方法。
前記基準電磁放射線の差を決定するステップであって、前記差は、前記基準振幅とターゲット基準振幅との間の差および前記基準位相とターゲット基準位相との間の差の一方または両方を含む、ステップと、
前記基準電磁放射線の前記差を決定することに応答して、前記基準電磁放射線の前記基準振幅および前記基準位相の一方または両方を変更するステップと
を含む、請求項８に記載のイメージング方法。
【請求項10】
前記基準電磁放射線は、電磁放射線の平面波である、請求項８に記載のイメージング方法。
【請求項11】
前記イメージング方法は、
前記蒸気セルセンサーに隣接したテストデバイスからテスト電磁放射線を発生させるステップと、
前記蒸気セルセンサーにおいて前記テスト電磁放射線を受け取るステップと
を含み、
前記電磁放射線の前記振幅および前記位相の一方または両方を決定するステップは、前記テスト電磁放射線のテスト振幅およびテスト位相の一方または両方を決定するステップを含む、請求項１に記載のイメージング方法。
前記蒸気セルセンサーに隣接したテストデバイスからテスト電磁放射線を発生させるステップと、
前記蒸気セルセンサーにおいて前記テスト電磁放射線を受け取るステップと
を含み、
前記電磁放射線の前記振幅および前記位相の一方または両方を決定するステップは、前記テスト電磁放射線のテスト振幅およびテスト位相の一方または両方を決定するステップを含む、請求項１に記載のイメージング方法。
【請求項12】
前記テスト電磁放射線の前記テスト振幅は、空間依存性のテスト振幅を含み、前記方法は、前記空間依存性のテスト振幅を決定するステップを含む、請求項１１に記載のイメージング方法。
【請求項13】
前記テスト電磁放射線の前記テスト位相は、空間依存性のテスト位相を含み、前記方法は、前記空間依存性のテスト位相を決定するステップを含む、請求項１１に記載のイメージング方法。
【請求項14】
前記イメージング方法は、前記テスト電磁放射線の差を決定するステップを含み、前記差は、前記テスト振幅とターゲットテスト振幅との間の差および前記テスト位相とターゲットテスト位相との間の差の一方または両方を含む、請求項１１に記載のイメージング方法。
【請求項15】
前記イメージング方法は、
電磁放射線の振幅および位相の一方または両方を制御し、基準電磁放射線を発生させるステップと、
前記蒸気セルセンサーに隣接したテストデバイスからテスト電磁放射線を発生させるステップと、
前記蒸気セルセンサーにおいて、前記テスト電磁放射線を前記基準電磁放射線の上に重ね合わせ、それによって、重ね合わせられた電磁放射線を作り出すステップと
を含み、
前記電磁放射線の前記振幅および前記位相の一方または両方を決定するステップは、
少なくとも１つの受け取られた前記光ビームの空間特性に基づいて前記重ね合わせられた電磁放射線の重ね合わせられた振幅および重ね合わせられた位相の一方または両方を決定するステップと、
前記基準電磁放射線の前記基準振幅および前記基準位相の一方または両方、および、前記重ね合わせられた電磁放射線の前記重ね合わせられた振幅および前記重ね合わせられた位相の一方または両方に基づいて、前記テスト電磁放射線のテスト振幅およびテスト位相の一方または両方を決定するステップと
を含む、請求項１に記載のイメージング方法。
電磁放射線の振幅および位相の一方または両方を制御し、基準電磁放射線を発生させるステップと、
前記蒸気セルセンサーに隣接したテストデバイスからテスト電磁放射線を発生させるステップと、
前記蒸気セルセンサーにおいて、前記テスト電磁放射線を前記基準電磁放射線の上に重ね合わせ、それによって、重ね合わせられた電磁放射線を作り出すステップと
を含み、
前記電磁放射線の前記振幅および前記位相の一方または両方を決定するステップは、
少なくとも１つの受け取られた前記光ビームの空間特性に基づいて前記重ね合わせられた電磁放射線の重ね合わせられた振幅および重ね合わせられた位相の一方または両方を決定するステップと、
前記基準電磁放射線の前記基準振幅および前記基準位相の一方または両方、および、前記重ね合わせられた電磁放射線の前記重ね合わせられた振幅および前記重ね合わせられた位相の一方または両方に基づいて、前記テスト電磁放射線のテスト振幅およびテスト位相の一方または両方を決定するステップと
を含む、請求項１に記載のイメージング方法。
【請求項16】
前記テスト電磁放射線の前記テスト振幅は、空間依存性のテスト振幅を含み、前記方法は、前記空間依存性のテスト振幅を決定するステップを含む、請求項１５に記載のイメージング方法。
【請求項17】
前記テスト電磁放射線の前記テスト位相は、空間依存性のテスト位相を含み、前記方法は、前記空間依存性のテスト位相を決定するステップを含む、請求項１５に記載のイメージング方法。
【請求項18】
前記イメージング方法は、前記テスト電磁放射線の差を決定するステップを含み、前記差は、前記テスト振幅とターゲットテスト振幅との間の差および前記テスト位相とターゲットテスト位相との間の差の一方または両方を含む、請求項１５に記載のイメージング方法。
【請求項19】
前記イメージング方法は、前記基準電磁放射線の前記基準位相を変更し、重ね合わせられた電磁放射線の少なくとも３つのインスタンスを発生させるステップであって、それぞれのインスタンスは、異なる基準位相における基準電磁放射線のインスタンスに対応している、ステップを含み、
前記テスト電磁放射線の前記テスト振幅および前記テスト位相は、重ね合わせられた電磁放射線のそれぞれのインスタンスに関する重ね合わせられた振幅および重ね合わせられた位相の一方または両方、および、基準電磁放射線のそれぞれの対応するインスタンスに関する基準振幅および基準位相の一方または両方に基づいて決定される、請求項１５に記載のイメージング方法。
前記テスト電磁放射線の前記テスト振幅および前記テスト位相は、重ね合わせられた電磁放射線のそれぞれのインスタンスに関する重ね合わせられた振幅および重ね合わせられた位相の一方または両方、および、基準電磁放射線のそれぞれの対応するインスタンスに関する基準振幅および基準位相の一方または両方に基づいて決定される、請求項１５に記載のイメージング方法。
【請求項20】
前記光ビームのうちの少なくとも１つを吸収するかまたは反射し、残りの前記光ビームの波長を前記光学イメージングシステムに通すステップを含む、請求項１に記載のイメージング方法。
【請求項21】
光学的ウィンドウおよび誘電体ミラーを含む蒸気セルセンサーと、
少なくとも２つの光ビームを発生させるように構成されているレーザーシステムと、
前記光学的ウィンドウに関連付けられる前記蒸気セルセンサーの側部に配設されている基準アンテナであって、前記基準アンテナは、制御される振幅および制御される位相の一方または両方を有する基準電磁放射線を発生させるように構成されている、基準アンテナと、
光学イメージングシステムであって、前記光学イメージングシステムは、光ビームの空間特性を測定するように構成されており、前記蒸気セルセンサーとの相互作用の後に、前記少なくとも２つの光ビームのうちの少なくとも１つを受け取るように位置決めされている、光学イメージングシステムと
を含む、イメージングシステム。
少なくとも２つの光ビームを発生させるように構成されているレーザーシステムと、
前記光学的ウィンドウに関連付けられる前記蒸気セルセンサーの側部に配設されている基準アンテナであって、前記基準アンテナは、制御される振幅および制御される位相の一方または両方を有する基準電磁放射線を発生させるように構成されている、基準アンテナと、
光学イメージングシステムであって、前記光学イメージングシステムは、光ビームの空間特性を測定するように構成されており、前記蒸気セルセンサーとの相互作用の後に、前記少なくとも２つの光ビームのうちの少なくとも１つを受け取るように位置決めされている、光学イメージングシステムと
を含む、イメージングシステム。
【請求項22】
前記イメージングシステムは、テストデバイスを含み、前記テストデバイスは、前記蒸気セルセンサーの前記誘電体ミラーに隣接して配設されており、テスト電磁放射線を発生させるように構成されている、請求項２１に記載のイメージングシステム。
【請求項23】
前記テストデバイスと前記蒸気セルセンサーの前記誘電体ミラーとの間の体積を囲むマイクロ波シールディングを含む、請求項２２に記載のイメージングシステム。
【請求項24】
前記光学的ウィンドウおよび前記誘電体ミラーは、形状が平面的になっており、互いに平行になっている、請求項２１に記載のイメージングシステム。
【請求項25】
前記イメージングシステムは、
前記レーザーシステムから、前記蒸気セルセンサーの前記光学的ウィンドウを通って、前記誘電体ミラーへ延在する第１の光学経路と、
前記レーザーシステムと前記蒸気セルセンサーの前記光学的ウィンドウとの間に前記第１の光学経路の上に配設されている光学アセンブリと、
前記光学アセンブリから前記光学イメージングシステムへ延在する第２の光学経路と
を含み、
前記光学アセンブリは、前記蒸気セルセンサーとの相互作用の後に、少なくとも１つの光ビームを前記第２の光学経路の上に向け直すように構成されている、請求項２１に記載のイメージングシステム。
前記レーザーシステムから、前記蒸気セルセンサーの前記光学的ウィンドウを通って、前記誘電体ミラーへ延在する第１の光学経路と、
前記レーザーシステムと前記蒸気セルセンサーの前記光学的ウィンドウとの間に前記第１の光学経路の上に配設されている光学アセンブリと、
前記光学アセンブリから前記光学イメージングシステムへ延在する第２の光学経路と
を含み、
前記光学アセンブリは、前記蒸気セルセンサーとの相互作用の後に、少なくとも１つの光ビームを前記第２の光学経路の上に向け直すように構成されている、請求項２１に記載のイメージングシステム。
【請求項26】
前記光学アセンブリは、前記光学的ウィンドウと前記光学アセンブリとの間に前記第１の光学経路の上に配設されている波長板を含む、請求項２５に記載のイメージングシステム。
【請求項27】
前記光学アセンブリは、前記光学的ウィンドウと前記光学アセンブリとの間に前記第１の光学経路の上に配設されているレンズを含む、請求項２５に記載のイメージングシステム。
【請求項28】
前記光学アセンブリは、光学フィルターを含み、前記光学フィルターは、前記第２の光学経路の上に配設されており、前記少なくとも２つの光ビームのうちの少なくとも１つの波長を吸収するかまたは反射するように構成されている、請求項２５に記載のイメージングシステム。
【請求項29】
前記イメージングシステムは、前記光学イメージングシステムと通信するコンピューターシステムを含み、前記コンピューターシステムは、前記光学イメージングシステムによって受け取られる少なくとも１つの光ビームの空間特性からデータを発生させるように構成されており、前記データは、電磁放射線の空間依存性の振幅および空間依存性の位相の一方または両方を表している、請求項２１に記載のイメージングシステム。
【請求項30】
前記光学イメージングシステムは、電荷結合素子を含む、請求項２１に記載のイメージングシステム。
【請求項31】
前記レーザーシステムは、２つの光ビームを発生させるように構成されている、請求項２１に記載のイメージングシステム。
【請求項32】
前記レーザーシステムは、３つの光ビームを発生させるように構成されている、請求項２１に記載のイメージングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１８年１２月３１日に出願された「Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ Ｉｍａｇｉｎｇ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｆｉｅｌｄｓ」という名称の米国仮出願第６２／７８６，６７７号の優先権を主張し、その開示は、参照により本明細書に組み込まれる。
本出願は、２０１８年１２月３１日に出願された「Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ Ｉｍａｇｉｎｇ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｆｉｅｌｄｓ」という名称の米国仮出願第６２／７８６，６７７号の優先権を主張し、その開示は、参照により本明細書に組み込まれる。
【0002】
以下の説明は、電磁界のイメージングに関する。
【背景技術】
【0003】
無線（ＯＴＡ）試験は、情報を取得および通信するために電磁放射線を利用する多くのシステムにとって重要である（たとえば、レーダーシステム、医療用イメージングシステム、セルラーシステムなど）。複数のコンポーネント間のシステム統合がより緊密な結合になるときに、電磁周波数がより高い周波数（たとえば、３０ＧＨｚよりも大きい）まで拡大するにつれて、ＯＴＡ試験の重要性が高まる。高周波電子機器におけるシステム統合の例は、アンテナとトランシーバーシステムおよび増幅器との融合である。そのような高度に統合された高性能のシステムの試験は（とりわけ、ミリ波レジームにおいて）、自動車および輸送、レーダーおよび電気通信産業に関して、迫り来る問題として広く認識されている。問題は、非常に根本的であるので、業界アナリストは、この問題が近い将来に市場の成長に悪影響を与えるということを予想していた。そのうえ、システムまたはデバイスが大量市場浸透を実現するときには、生産の規模の拡大の問題が、重要な課題および業界の懸案事項である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0004】
本発明は、蒸気セルセンサーにおいて電磁放射線を受け取るステップと、蒸気セルセンサーに光ビームを通過させるステップであって、光ビームのうちの１つまたは複数は、蒸気セルセンサーの誘電体ミラーに反射する、ステップと、光学イメージングシステムにおいて前記光ビームのうちの少なくとも１つを受け取るステップであって、光学イメージングシステムは、光ビームの空間特性を測定するように構成されている、ステップと、少なくとも１つの受け取られた光ビームの空間特性に基づいて、電磁放射線の振幅および位相の一方または両方を決定するステップとを含む、イメージング方法を提供する。
【0005】
また本発明は、光学的ウィンドウおよび誘電体ミラーを含む蒸気セルセンサーと、少なくとも２つの光ビームを発生させるように構成されているレーザーシステムと、光学的ウィンドウに関連付けられる蒸気セルセンサーの側部に配設されている基準アンテナであって、基準アンテナは、制御される振幅および制御される位相の一方または両方を有する基準電磁放射線を発生させるように構成されている、基準アンテナと、光学イメージングシステムであって、光学イメージングシステムは、光ビームの空間特性を測定するように構成されており、蒸気セルセンサーとの相互作用の後に、少なくとも２つの光ビームのうちの少なくとも１つを受け取るように位置決めされている、光学イメージングシステムとを含む、イメージングシステムを提供する。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【図1】蒸気セルセンサーを含む例示的なイメージングシステムの概略図である。
【図2】断面図および上面図での、例示的な蒸気セルセンサーの概略図である。
【図3】マイクロ波シールディングと、被試験デバイスを試験のためのターゲット位置へ移動させるための輸送システムとを含む、例示的な試験環境の概略図である。
【図4A】電磁放射線を発生させるように構成されているアンテナに近接して位置決めされている例示的な蒸気セルセンサーの概略図である。
【図4B】蒸気状態の87Ｒｂ原子に基づく二光子測定に関する例示的な原子エネルギーレベル構造の概略図である。
【図5】電磁放射線のテスト波の位相および振幅を抽出するために使用され得る測定の可能なシーケンスを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0007】
ここで説明されているもののいくつかの態様において、放射電界位相および振幅情報が、（たとえば、リュードベリ原子電位測定を使用して）被試験デバイスから取得され、アンテナならびに他の高周波（ＧＨｚ～ＴＨｚ）デバイスおよび電子機器がテストされ得るようになっている（たとえば、無線で）。イメージングシステムは、リュードベリ原子電位測定または他の技法を使用して、被試験デバイス（ＤＵＴ）および基準アンテナによって作り出される２つの放射電界の間の干渉パターンを測定する（または、イメージングする）ことが可能である。イメージングシステムは、イメージを生成させることが可能であり、テスト放射電界の位相または振幅（または、その両方）が、そのイメージから回収され得る。基準アンテナは、測定の位置において平面波を作り出すことが可能であり、絶対的な較正用線源として使用されるリュードベリ原子センサーへのフィードバックを介して参照され得る。原子蒸気セルセンサー（または、リュードベリ原子センサー）は、読み出しデバイスに光学的に連結することができ、ワイヤーが、イメージングシステムの測定エリアにおいて使用される必要がないようになっている。
【0008】
原子蒸気セルセンサーは、原子または分子によって充填された誘電体蒸気セルとして実装され得る。誘電体蒸気セルは、被試験デバイスの領域の中の電磁放射線の電界成分または磁場成分をイメージングするのに十分に大きくなっている。放射電界位相および振幅情報は、迅速に（たとえば、リアルタイムで）獲得することができ、たとえば、測定される放射パターンが相関付けられる整合した空間フィルターを使用して、被試験デバイスが調整されるまたはテストされ得るようになっている。そのような調整または試験は、被試験デバイスが組み立てラインの上で合格／不合格になることを結果として生じさせる。いくつかの実装形態において、イメージングシステムは、別のタイプのセンサーを含むことが可能である。たとえば、イメージングシステムは、固体または液体マトリックスの中に色中心を組み込む原子または分子様のセンサー（ａｔｏｍ ｏｒ ｍｏｌｅｃｕｌｅ－ｌｉｋｅ ｓｅｎｓｏｒ）を含むことが可能である。
【0009】
本明細書で説明されているイメージングシステムおよび測定技法は、開発において、または、製品試験のために、たとえば、生産ライン試験のために、認証のために、または、他の目的のために使用され得る。いくつかのケースでは、イメージングシステムは、標準として使用され得る絶対的なセンサーを使用する（たとえば、原子蒸気セルセンサー）。測定エリアの周りのシールディングは、より電磁気的に透過性のセンサーおよび関連の構成部品を使用することによって、サイズが低減され得る。そのような透過性は、イメージングシステムまたはそのコンポーネントをよりコンパクトにすることが可能である。そのうえ、センサーの空間分解能は、光検出器の上の読み出し光のイメージング分解能（たとえば、ＣＣＤアレイの上のイメージサイズ）によって決定され得る。検出システムは、センサーを通過した光ビームを受け取るように動作可能である。空間分解能は、必ずしも、光検出器のサイズ、または、電界もしくは搬送波波長を検出するために使用されるアンテナのサイズによって限定されるとは限らない。たとえば、高速の光学イメージングおよびデジタルイメージングプロセスを使用して、高いスループットが実現され得る。
【0010】
ミリ波デバイスおよび集積デバイスは、測定および試験に関して独自の課題を提示する可能性がある。たとえば、ミリ波は、基板チップの上の小さくサイズ決めされたアンテナおよび複数エレメントのフェーズドアレイの開発を可能にする。しかし、アンテナ、チップエレメント、および基板の間の相互作用は、システム性能に顕著に影響を与える可能性がある。これらのタイプのアンテナは、一般的に、回路基板（アンテナは回路基板に締結されている）から独立して設計されることができず、または、アンテナを取り囲むパッケージングさえからも独立して設計されることができない。ハンドヘルドデバイスまたはウェアラブルデバイスに関して、そのようなデバイスの機能性に対して人体が有する影響をテストすることが重要であることが多い。完全なシステム試験は、たとえば、研究および開発（Ｒ＆Ｄ）局面および生産局面において、さまざまな文脈において適応され得る。いくつかの文脈において、それぞれのデバイスは、それが市場に参入することができる前に、さまざまな規制、標準、または他のタイプの要件に準拠しなければならない。そのうえ、販売会社は、競争のために彼らの製品を仕様に準拠させることに関心がある。したがって、無線（ＯＴＡ）試験は、組み立てラインに関して、開発研究所において、および、他の商業的および研究環境において、有用であることとなる。
【0011】
ここで説明されているイメージングシステムおよび測定技法のいくつかの実装形態において、高周波電子機器（たとえば、とりわけ、３０ＧＨｚよりも大きい周波数におけるアンテナ）の試験は、測定が被試験デバイスと干渉しないように、アンテナを精密にスキャンすることを含む。試験は、たとえば、Ｒ＆Ｄ段階において行われ、被試験デバイスから放出される電磁波のパターンを識別することが可能である。レーダーシステムに依存する無人運転者などのような、多くの開発技術に関して、厳しい標準が、ＯＴＡ試験を使用して評価および認定され、安全および機能性を保証することが可能である。厳格な仕様を満たすことの重要性を強調する例は、先進的な５Ｇ通信を意図したデバイスを含む。そのようなデバイスにおいて、電磁放射線の通信波長は、短くなっており、所与のパワーレベルに対する伝送距離は減少している。ビームフォーミングおよびサイドローブ抑制は、そのようなデバイスの機能性にとって重大であることが多い。
【0012】
マルチ入力マルチ出力（ＭＩＭＯ）ビームフォーミング技術に対するさらなる強化は、アンテナモジュールと統合されることとなるパワー増幅器およびトランシーバーなどのような、高周波集積回路コンポーネントに関して新しい設計を有することとなる。さまざまなエンティティー（たとえば、販売会社および通信事業者）が、伝送されるパワーの増加、または、鋭くて幅の狭いビームへと放射エネルギーをフォーカシングすることの強化を通して、通信範囲を最適化し、高い接続性を保証することが可能である。これらの特性の試験は、たとえば、システム統合の高いレベルに起因して複雑になる可能性がある。類似の問題は、高周波信号方式が一般的になりつつなる幅広い範囲の産業（たとえば、輸送、オートメーション、通信、および医学など）において遭遇される可能性がある。都市、ヘルスケア、工業製造、および、自律走行車両に対するインターネットオブシングス（ＩｏＴ）ベースの改善は、すべて適用可能な範囲である。
【0013】
より効率的なＯＴＡ試験は、市場に出るまでの時間がより速い開発、より良好な品質制御、およびより高い効率のデバイスを通して、近い将来にかなりの量のコストを節約することとなる。より高性能で先進的な製品は、効率的なＯＴＡ試験によって可能にされ得る。いくつかのケースでは、ＯＴＡ試験は、システム全体の機能性を測定することが可能である。ＯＴＡ試験は、ワイヤレスデバイスのＣｅｌｌｕｌａｒ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ（ＣＴＩＡ）認証、および、他の標準化団体（たとえば、Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ（ＥＴＳＩ）など）に関してすでに必要とされている。ワイヤレスデバイスがますますコンパクトになるにつれて、これらのデバイスおよびシステムの性能を評価することがより重要になる。ＯＴＡ試験は、デバイス性能を評価し、ターゲット環境における信頼性を予測することが可能である。また、デバイスがますます複雑になるにつれて、組み立てライン試験も重要である。その理由は、故障率が、企業のビジネスを失うだけでなく、訴訟およびコストのかかるリコールさえも結果として生じさせる可能性があるからである。
【0014】
ここで、図１を参照すると、蒸気セルセンサー１０２を含む例示的なイメージングシステム１００の概略図が提示されている。蒸気セルセンサー１０２は、光学的ウィンドウ１０４および誘電体ミラー１０６を含む。光学的ウィンドウ１０４および誘電体ミラー１０６は、図１に示されているように、形状が平面的になっており、互いに平行になっていることが可能である。しかし、光学的ウィンドウ１０４および誘電体ミラー１０６に関して、他の構成も可能である。また、例示的なイメージングシステム１００は、レーザーシステム１０８を含み、レーザーシステム１０８は、少なくとも２つの光ビームを発生させるように構成されている。それぞれの光ビームは、単一の値の周りに集中させられる波長によって部分的に定義されるコヒーレント光ビームであることが可能である（たとえば、レーザー光ビーム）。図１は、２つの光ビーム（すなわち、第１の光ビーム１１０および第２の光ビーム１１２）を発生させるように構成されているようなレーザーシステム１０８を示している。しかし、少なくとも２つの光ビームに関して、より大きい数も可能である。たとえば、レーザーシステム１０８は、３つの光ビームを発生させるように構成され得る。
【0015】
例示的なイメージングシステム１００は、基準アンテナ１１４を追加的に含み、基準アンテナ１１４は、光学的ウィンドウ１０４に関連付けられた蒸気セルセンサー１０２の側部１１６に配設されている。基準アンテナ１１４は、制御された振幅および制御された位相のうちの一方または両方を有する基準電磁放射線１１８を発生させるように構成されている。基準電磁放射線１１８は、図１に図示されているように、電磁放射線の平面波であることが可能である。しかし、他のタイプの電磁放射線も可能である。また、例示的なイメージングシステム１００は、光ビームの空間特性を測定するように構成されている光学イメージングシステム１２０を含む。空間特性は、個々の光ビームまたは複数の光ビームの組み合わせに対応することが可能である。光学イメージングシステム１２０は、蒸気セルセンサー１０２との相互作用の後の少なくとも２つの光ビームのうちの少なくとも１つを受け取るように位置決めされている。いくつかの場合において、光学イメージングシステム１２０は、電荷結合素子（ＣＣＤ）を含む。
【0016】
いくつかの実装形態において、図１に示されているように、例示的なイメージングシステム１００は、第１の光学経路１２２を含み、第１の光学経路１２２は、レーザーシステム１０８から、蒸気セルセンサー１０２の光学的ウィンドウ１０４を通って、誘電体ミラー１０６へ延在している。光学アセンブリ（集合、組立品）１２４が、レーザーシステム１０８と蒸気セルセンサー１０２の光学的ウィンドウ１０４との間で、第１の光学経路１２２の上に配設されている。光学アセンブリ１２４は、レンズ、ミラー、フィルター、波長板、およびビームスプリッターなどのような、光学コンポーネントを含むことが可能である。たとえば、光学アセンブリ１２４は、波長板１２６（たとえば、λ／４波長板）を含むことが可能であり、波長板１２６は、光学的ウィンドウ１０４と光学アセンブリ１２４との間で、第１の光学経路１２２の上に配設されている。別の例では、光学アセンブリ１２４は、レンズ１２８を含むことが可能であり、レンズ１２８は、光学的ウィンドウ１０４と光学アセンブリ１２４との間で、第１の光学経路１２２の上に配設されている。
【0017】
また、例示的なイメージングシステム１００は、第２の光学経路１３０を含み、第２の光学経路１３０は、光学アセンブリ１２４から光学イメージングシステム１２０へ延在している。第２の光学経路１３０は、第１の光学経路１２２と交差することが可能である。たとえば、第２の光学経路１３０は、光学アセンブリ１２４の光学コンポーネントにおいて（たとえば、ビームスプリッター１３２などにおいて）、第１の光学経路１２２と交差することが可能である。光学アセンブリ１２４は、蒸気セルセンサー１０２との相互作用の後に、少なくとも１つの光ビームを第２の光学経路１３０の上に向け直すように構成されている。いくつかの場合において、光学アセンブリ１２４は、光学フィルター１３４を含み、光学フィルター１３４は、第２の光学経路１３０の上に配設されおり、少なくとも２つの光ビームのうちの少なくとも１つの波長を吸収するかまたは反射するように構成されている。この能力において、光学フィルター１３４は、どの光ビームおよびどれくらい多くの光ビームが検出システム１２０によって受け取られるかを制御することが可能である。
【0018】
動作時に、例示的なイメージングシステム１００のレーザーシステム１０８は、少なくとも２つの光ビーム（たとえば、第１の光ビーム１１０および第２の光ビーム１１２）を発生させることが可能であり、それらは、その後に、第１の光学経路１２２に沿って蒸気セルセンサー１０２へ伝播する。そのような伝播の間に、少なくとも２つの光ビームは、光学アセンブリ１２４と相互作用することが可能であり、結果として、１つまたは複数の特質を変更させる（たとえば、方向、焦点、偏光、波長分布など）。少なくとも２つの光ビームは、光学的ウィンドウ１０４を通って進入することによって、および、誘電体ミラー１０６に反射する（ｒｅｆｌｅｃｔ ｏｆｆ）ことによって、蒸気セルセンサー１０２を通過する。光学アセンブリ１２４に到達すると、少なくとも２つの光ビームのうちの少なくとも１つは、光学イメージングシステム１２０に向け直される。たとえば、ビームスプリッター１２８が存在している場合には、第１の光ビーム１１０および第２の光ビーム１１２は、両方とも、光学イメージングシステム１２０に向け直され得る。次いで、光学フィルター１３４は、第２の光ビーム１１２を吸収することが可能であり、第１の光ビーム１１０が光学イメージングシステム１２０に進むことを可能にする。
【0019】
少なくとも２つの光ビームの発生と同時に、基準アンテナ１１４は、基準電磁放射線１１８を発生させることが可能であり、基準電磁放射線１１８は、蒸気セルセンサー１０２によって受け取られる。基準電磁放射線１１８は、蒸気セルセンサーの中の蒸発した原子と相互作用し、それによって、蒸気セルセンサー１０２を通る光学的透過率を変化させる。光学的透過率に対する変化は、蒸気セルセンサー１０２の囲まれた体積の全体を通して起こる可能性があり、したがって、空間的に依存する可能性がある。たとえば、図１は、ｙ軸が図１の中へ指す状態の座標軸１３６を含む。したがって、光学的透過率（および、それに対する変化）は、３つの座標変数ｘ、ｙ、およびｚの関数である可能性があり、したがって、３次元で空間的に依存する可能性がある。蒸気セルセンサー１０２が薄くて平面的である変形例において、光学的透過率（および、それに対する変化）は、２つだけの座標変数ｘおよびｙの関数である可能性があり、２次元で空間的に依存する可能性がある（たとえば、図１のｘ－ｙ平面）。他のタイプの空間依存性も可能である。
【0020】
蒸気セルセンサー１０２の光学的透過率の変化は、少なくとも２つの光ビームの振幅および位相の対応する変化を誘発することが可能である。たとえば、第１の光ビーム１１０および第２の光ビーム１１２のうちの一方または両方は、蒸気セルセンサー１０２を横断する間に、それらのそれぞれの振幅、位相、または両方の変化を経験することが可能である。多くの場合において、少なくとも２つの光ビームは、蒸気セルセンサー１０２の囲まれた体積の全体を通して、蒸発した原子と相互作用し、したがって、光学的透過率の空間依存性を表す。光学アセンブリ１２４は、光学的透過率の空間依存性をイメージングするために、少なくとも２つの光ビームを形状決めすることが可能である。たとえば、光学アセンブリ１２４は、焦点面の中の少なくとも２つの光ビームの分布を広げることが可能であり、囲まれた体積のイメージが、単一の測定で取得され得るようになっている。別の例では、光学アセンブリ１２４は、囲まれた体積を通して少なくとも２つの光ビームの焦点をラスターする（ｒａｓｔｅｒ）ことが可能であり、イメージが、一連のシーケンシャルな測定から取得され得るようになっている。
【0021】
少なくとも２つの光ビームのそれぞれに関して、振幅、位相、またはその両方の変化は、光学イメージングシステム１２０によって測定され得る。光学イメージングシステム１２０は、そのような測定値を、振幅、位相、またはその両方の空間分布を表す電気信号へと変換することが可能である。いくつかの実装形態において、例示的なイメージングシステム１００は、（たとえば、電気信号を介して）光学イメージングシステム１２０と通信するコンピューターシステムを含む。コンピューターシステムは、光学イメージングシステム１２０によって受け取られる少なくとも１つの光ビームの空間特性からデータを発生させるように構成されている。データは、電磁放射線の空間依存性の振幅および空間依存性の位相（たとえば、基準電磁放射線１１８の空間依存性の基準振幅および空間依存性の基準位相）の一方または両方を表している。こうして、データは、電磁放射線のイメージ（たとえば、基準電磁放射線１１８のイメージ）に対応することが可能である。
【0022】
例示的なイメージングシステム１００の動作の間に、コンピューターシステムは、基準電磁放射線１１８のイメージをターゲットイメージと比較することが可能である。たとえば、コンピューターシステムは、基準振幅とターゲット振幅との間の差を決定することが可能である。振幅は、空間依存性であることが可能であり、振幅のそれぞれの２次元のイメージを定義することが可能である。別の例において、コンピューターシステムは、基準位相とターゲット位相との間の差を決定することが可能である。位相は、空間依存性であることが可能であり、位相のそれぞれの２次元のイメージを定義することが可能である。比較を完了すると、コンピューターシステムは、基準電磁放射線１１８の１つまたは複数の特質（たとえば、位置、振幅、位相、周波数など）を変更するように、基準アンテナ１１４に指示することが可能である。たとえば、基準アンテナ１１４は、それぞれ、ターゲット振幅およびターゲット位相に対する差に応答して、基準振幅の両方のうちの一方を変更することが可能である。そのような交代は、差の大きさを低減させることが可能であり、基準アンテナ１１４（または、例示的なイメージングシステム１００）を較正することを支援することが可能である。
【0023】
いくつかの実装形態において、図１に示されているように、例示的なイメージングシステム１００は、テストデバイス１３８（または、被試験デバイス）を含み、テストデバイス１３８は、蒸気セルセンサー１０２の誘電体ミラー１０６に隣接して配設されており、テスト電磁放射線１４０を発生させるように構成されている。発生させられているときには、テスト電磁放射線１４０は、蒸気セルセンサーの中の蒸発した原子と相互作用し、蒸気セルセンサー１０２を通る光学的透過率を変化させる。テスト電磁放射線１４０は、基準電磁放射線１１８に関してすでに説明されたものと同様にイメージングされ得る。基準電磁放射線１１８がない場合に、テスト電磁放射線１４０のテスト振幅は、直接的にイメージングされ得る。テスト振幅は、空間依存性の振幅であることが可能であり、テスト振幅の２次元のイメージを定義することが可能である。いくつかの場合において、コンピューターシステムは、テスト電磁放射線１４０のイメージをターゲットイメージと比較することが可能である。そのような比較は、テストデバイス１３８が仕様内で実施しているかどうかを決定する際に、例示的なイメージングシステム１００を支援することが可能である。
【0024】
例示的なイメージングシステム１００は、基準アンテナ１１４が基準電磁放射線１１８を発生させる間に、テストデバイス１３８がテスト電磁放射線１４０を発生させるように動作させられ得る。この状況において、蒸気セルセンサー１０２は、重ね合わせられた電磁放射線を受け取り、それは、蒸気セルセンサー１０２における基準電磁放射線１１８とのテスト電磁放射線１４０の干渉パターンに対応している。重ね合わせられた電磁放射線は、基準電磁放射線１１８に関してすでに説明されたものと同様にイメージングされ得る。コンピューターシステムは、重ね合わせられた電磁放射線のイメージから、（以前に取得された）基準電磁放射線１１８のイメージを抽出し、テスト電磁放射線１４０のイメージを作り出すことが可能である。テスト電磁放射線１４０のイメージは、テスト電磁放射線１４０のテスト位相が決定されることを可能にすることができる。テスト位相は、空間依存性の位相であることが可能であり、テスト位相の２次元のイメージを定義することが可能である。
【0025】
また、例示的なイメージングシステム１００は、複数の位相を通して基準電磁放射線１１８を反復することによって、テスト電磁放射線１４０のイメージを取得することが可能である。たとえば、例示的なイメージングシステム１００は、基準アンテナ１１４が基準電磁放射線の基準位相を変更することを引き起こし、重ね合わせられた電磁放射線の少なくとも３つのインスタンスを発生させることが可能である。それぞれのインスタンスは、異なる基準位相における基準電磁放射線１１８のインスタンスに対応することが可能である。この動作モードにおいて、例示的なイメージングシステム１００は、重ね合わせられた電磁放射線のそれぞれのインスタンスに関する重ね合わせられた振幅および重ね合わせられた位相のうちの一方または両方に基づいて、および、基準電磁放射線のそれぞれの対応するインスタンスに関する基準振幅および基準位相のうちの一方または両方に基づいて、テスト電磁放射線１４０のテスト振幅およびテスト位相を決定する。
【0026】
いくつかの実装形態において、例示的なイメージングシステム１００は、無線（ＯＴＡ：ｏｐｅｒａｂｌｅ ｔｏ ｃｏｎｄｕｃｔ ｏｖｅｒ－ｔｈｅ－ａｉｒ）試験を実行するように動作可能である。ＯＴＡ試験は、被試験デバイス（たとえば、ワイヤレスデバイスなど）の全放射電力（ＴＲＰ：ｔｏｔａｌ ｒａｄｉａｔｅｄ ｐｏｗｅｒ）、全等方感度（ＴＩＳ：ｔｏｔａｌ ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）、実効等方放射電力（ＥＩＲＰ：ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ ｒａｄｉａｔｅｄ ｐｏｗｅｒ）、および実効等方感度（ＥＩＳ：ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）を測定することが可能である。そのような測定は、放射パターンの特性化、線形化、および感度を含む。ＯＴＡテストは、それらの研究および開発、生産、および統合の局面の間に、システムの上で実施され得る（たとえば、メンテナンスとして車の中にレーダーシステムを再装備することなど）。また、他の局面または時間も可能である。
【0027】
いくつかのケースでは、本明細書で説明されているようなイメージングシステムは、リュードベリ原子電位測定を使用して、被試験デバイス（ＤＵＴ）および固定された位置基準アンテナによって作り出される放射電界同士の間の干渉パターンを測定する（または、イメージングする）ことが可能である。この測定プロセスは、イメージ（または、ホログラフィックイメージ）を生成させ、放射電界の位相および振幅が、そのイメージから回収され得る。基準アンテナは、測定の位置において平面波を作り出すことが可能であり、絶対的な較正用線源として使用されるリュードベリ原子センサーへのフィードバックを介して参照され得る。いくつかのケースでは、測定は、ＤＵＴによって作り出される電磁界の位相および振幅を決定するために、３つのイメージが獲得されることを必要とする。このタスクを達成することができる測定は、位相シフトホログラフィック干渉法の類似物を含むことが可能であり、ここでは、基準波を位相シフトする能力が、複数のイメージを撮るために使用される。また、測定は、ヘテロダインホログラフィを含み、ここでは、基準波および／またはテスト波が、時間で変調されるか、または、コンピューター的に干渉パターンからデコンボリューションされる。いくつかの実装形態において、ホログラフィックイメージングシステムは、検出器として原子を使用する。ＣＣＤカメラが、光学ドメインにおいて、高周波場に対する原子の応答をイメージングするために使用され得る。いくつかのケースでは、蒸気セルイメージングセンサーは、高い位相分解能が実現され得るように、薄くされ得る。そのデバイスは、具体的には、アンテナなどのような高周波デバイスの電磁界をイメージングすることを目標とすることが可能である。放射電界位相および振幅情報は、（たとえば、リアルタイムで）獲得され得、ＤＵＴが調整されるかまたはテストされ得るようになっている。この情報は、組み立てライン、たとえば、測定される放射パターンが相関付けられ得る整合した空間フィルターを使用して、ＤＵＴが合格になるか、不合格になるか、またはその他の方法で処理されること可能にすることができる。
【0028】
いくつかの実装形態において、本明細書で説明されているイメージングシステムおよび技法は、技術的な利点および改善を提供することが可能である。たとえば、以下の利点および改善のうちの１つまたは複数が、さまざまな実装形態において提供され得る：位相および振幅情報が、絶対的に較正された方法を使用して回収され得る；複数のフィールドポイントが同時に測定され得、電磁界がイメージングされ、ＤＵＴの放射パターンをテストするかまたは最適化するかのいずれかのために使用され得るようになっている；検出器の空間分解能が非常に高くなることが可能であり、近接場においても、フィールド全体の構造が決定され得るようになっている；センサーは、誘電材料を含むことが可能であり、それが電磁界を最小限にしか掻き乱さないようになっている；測定は、アンテナが製造されるときに、アンテナをテストするために組み立てラインの中へ一体化され得る；複数のエレメントアンテナからのビームの形成は、獲得されたイメージを使用してそれぞれのアンテナエレメントにおける信号の位相を調節することによって改善され得る；ホログラフィックデータを使用して、電磁放射線のイメージは、たとえば、フレネル変換または他のタイプの波動伝播アルゴリズムを使用して、ＤＵＴを含む他の位置において発生させられ得る；センサーの厚さ（たとえば、図１および図２の中のδ）は、高い位相分解能を取得するために、サブ波長にされ得る；フィールド強度パターンは、単独で、ＤＵＴを特徴付けるのに十分であることが可能である。他の利点および改善も可能である。
【0029】
図１において、例示的なイメージングシステム１００は、薄い蒸気セルセンサー１０２と、光学読み出しレーザー１１０、１１２と、レーザーのためのイメージングオプテックス１２４と、基準アンテナ１１４とを含む。ＤＵＴ１３８は、蒸気セルセンサー１０２の誘電体ミラー１０６の近くに設置されており、それは、アルカリ原子を保持している。アルカリ原子は、リュードベリ原子ベースの電界センシング（以下の章において説明されている）を介して使用され、ＤＵＴ１３８から放出される高周波電界１４０および基準波１１８を検出する。リュードベリ原子ベースの電位測定において、光学場は、蒸気セルセンサー１０２の中に含有されている蒸発した原子に対して高周波電磁界が有する影響を読み出す。図１において、大型の平面的な蒸気セルセンサー１０２が使用されており、ＤＵＴ１３８からの電磁界がイメージングされ得るようになっている。蒸気セルセンサー１０２は、レーザー光が蒸気セルセンサー１０２の後方表面（または、誘電体ミラー１０６）から反射されるように構築されている。次いで、反射されたプローブレーザー光１１０は、イメージングデバイス１２０の上でイメージングされ、ＤＵＴ１３８から発する電磁界の空間イメージが測定され得るようになっている。プローブ光１１０は、狭帯域光学フィルター１３４によってカップリングレーザー光１１２から分離され得る。基準アンテナ１１４の放出振幅は、リュードベリ原子ベースのセンサー１０２に参照され得、基準波１１８の振幅が、アクティブフィードバックを介して固定されるようになっており、基準アンテナ１１４は、また、センサー１０２を照射することが可能である。基準電磁波１１８およびＤＵＴ１３８から放出されるテスト電磁波１４０の重ね合わせによって発生させられる干渉パターンは、テスト電磁波についての位相情報を抽出するために使用され得る。ＤＵＴ１３８から放出される電磁波の振幅は、基準電磁波１１８が存在しないときに行われた測定から直接的に抽出され得る。
【0030】
イメージの空間分解能は、イメージングオプテックス１２４の空間分解能によって設定される。位相分解能は、主に、蒸気セル厚さδおよび光学イメージの空間分解能によって設定される。高周波放射に対して透過性の追加的なオプティクスが光を向け直すために使用される場合には、図１の中のθは、約４５度に等しくなっていることが可能である。この配置は、基準波１１８がセンサーを裏面照射することを可能にする。基準波１１８の位相は、基準アンテナ１１４を駆動するオシレーターを介して制御され得る。可変位相は、位相シフトホログラフィが例示的なイメージングシステム１００を用いて実施されることを可能にする。蒸気セルセンサー１２０は、電磁波およびそれらの干渉パターンを記録する写真プレートまたはＣＣＤアレイとして作用する。基準波１１８がよく知られている場合には、テスト電磁界１４０からの情報が、干渉パターンおよびテストフィールド振幅、または、それらと位相シフトされた干渉パターンとのいくつかの他の組み合わせから、デジタルホログラフィと同様に、デジタル的に抽出され得る。テスト電磁界１４０および基準電磁界１１８は、センサーにおいて同様の振幅のものであることが可能である。信号を獲得するために、異なるプローブまたはカップリングレーザー周波数１１０、１１２における一連のイメージが測定され得、例示的なイメージングシステム１００のスペクトル応答（たとえば、プローブレーザー１１０の伝送）が、それぞれの電界の正味の振幅を抽出するために使用され得る。異なるタイプの測定において、たとえば、より小さい振幅電磁界に関して、カップリングレーザーの存在下における共鳴時のプローブレーザー１１０の伝送が、高周波場パワーを決定するために使用され得る。後者の測定は、より高速のデータ収集を提供することが可能である。その理由は、基準、テスト、および、２つのフィールドの重ね合わせの電磁界振幅のそれぞれを特徴付けるために、単一の測定が使用され得るからである。また、スペクトル応答を使用するイメージは、たとえば、高速デジタルカメラを使用することによって、短時間に獲得され得、それによって、高いスループットを可能にする。
【0031】
ここで、図２を参照すると、断面図および上面図で、例示的な蒸気セルセンサー２００の概略図が提示されている。例示的な蒸気セルセンサー２００は、図１に関して説明されている蒸気セルセンサー１０２と同様であることが可能である。いくつかの場合において、蒸気セルセンサー２００は、ＣｓまたはＲｂなどのような、アルカリ原子蒸気を含有している。蒸気セルセンサー２００は、ガラスおよび／またはシリコンなどのような、誘電材料から形成され得る。たとえば、蒸気セルセンサー２００の１つまたは複数の側部（または、フレーム）は、シリコンから形成され得る。蒸気セルセンサー２００の裏側２０２（ここに光が進入する）は、透明になっていることが可能であり、たとえば、ガラスから作製され得る。蒸気セルセンサーの表側２０４（それは、動作の間にＤＵＴに面する）は、セラミック材料になっていることが可能である。しかし、表側２０４の内部表面２０６は、反射性の誘電材料によってコーティングされ、光ビーム（たとえば、プローブレーザーからのレーザー光、カップリングレーザーからのレーザー光など）のためのミラーとして作用することが可能である。誘電体ミラーは、プローブレーザー光（および、いくつかの場合において、カップリングレーザー光）を反射して光学イメージングシステムの中へ戻す。カップリングレーザー光を反射して光学イメージングシステムに戻すことは必要でないが、特定の状況において（たとえば、散乱光が重要である場合）、そのような反射が有益である可能性がある。
【0032】
高抵抗性シリコンなどのような材料が、蒸気セルセンサー２００に関して選択され得、ＤＵＴからのテスト電磁信号が、蒸気セルセンサー２００に吸収されず、蒸気セルセンサー２００から最小限に反射されるようになっている。ガラス（たとえば、ホウケイ酸ガラスなど）および石英が、蒸気セルの表面および裏面ならびにフレームに関して使用され得る。蒸気セルセンサー２００の厚さ（図２においてδによって表されている）は、厚さが位相分解能を決定するので、検出されている高周波放射の波長と比較して小さくなるように選択され得る。たとえば、蒸気セルセンサー２００の厚さは、δ＜λ／８であることが可能であり、ここで、λは、高周波放射の波長である。他の厚さも使用され得る。蒸気セルセンサー２００は、細いシリコンロッド、細い炭素繊維、または別の同様の材料を使用して支持され得る。ロッドは、ＤＵＴをテストするために使用している波長において、小さい散乱断面積および吸収を有することが可能である。蒸気セルセンサー２００は、次いで高速ＣＣＤカメラなどのような光学イメージングデバイスに光学的に移送されるテストフィールドのための「写真プレート」として作用することが可能である。高速ＣＣＤカメラまたは同様のデバイスの使用は、測定されている電磁界（または、電磁放射線）のデジタル化を可能にする。このプロセスの利点は、ＧＨｚ～ＴＨｚ周波数におけるものよりも高速のイメージ獲得が発達している場合に、イメージが光学的に記録されるということである。
【0033】
いくつかの実装形態において、イメージングシステムは、テストデバイス（または、ＤＵＴ）と蒸気セルセンサー２００の誘電体ミラーとの間の体積を囲むマイクロ波シールディングを含む。図３は、例示的な試験環境３００の概略図を表しており、例示的な試験環境３００は、マイクロ波シールディング３０２と、被試験デバイス３０６を試験のためのターゲット位置へ移動させるための輸送システム３０４とを含む。例示的な試験環境３００は、蒸気セルセンサー３１２の誘電体ミラー３１４との間のオープン距離に広がる、ＤＵＴ３０６と蒸気セルセンサー３１２との間の体積３１０を含む。動作の間に、ＤＵＴ３０６からのテスト電磁放射線は、体積３１０を横断し、蒸気セルセンサー３１２に到達することが可能である。ＤＵＴ３０６は、輸送システム３０４を介して測定に輸送され得、輸送システム３０４は、コンベヤーベルトまたは他のロボット方法であることが可能である。ＤＵＴ３０６は、それが電力を有するように、ソケットに差し込まれ得る（たとえば、電気的に連結される）。輸送システム３０４の電力接続は、ＤＵＴ３０６が現場に配備されているときに使用されるものと同様または同じになっていることが可能である。蒸気セルセンサー３１２とＤＵＴ３０６との間の領域におけるマイクロ波シールディング３０２は、試験が実施されている部屋の中に位置付けされている物体、および、装置の他のエレメントからの反射を防止することが可能である。
【0034】
ここで、図１に戻って参照すると、いくつかの実装形態において、光学イメージングシステム１２０によって獲得された信号は、たとえば、コンピューターシステムを使用して処理され得る。コンピューターシステムは、獲得されたイメージを使用し、蒸気セルセンサー１０２の平面の中のテスト波の振幅および位相を抽出することが可能である。蒸気セルセンサー１０２の平面におけるテスト波の振幅および位相についての情報は、たとえば、アルゴリズム（たとえば、フレネル変換）を実装することなどによって、スペースの別の領域に伝播され、そこで信号を予測することが可能である。平面の中の位相および振幅の回復は、電磁界が数値的に伝播されることを可能にする。基準波が十分によく知られている場合には、それは、デジタル的に使用され、本発明を通過するそれぞれのＤＵＴに関する基準波をイメージングする必要なしに、テスト波を抽出することが可能である。測定波長λの何分の１かとしての電磁界測定の分解能は、いくつかの他の文脈におけるものよりも高い。その理由は、それが、光学イメージングデバイス（ＣＣＤアレイ）の空間分解能ではなく、蒸気セルセンサー１０２の光学的な読み出しによって設定されるからである。組み立てラインの上でテストすることに関して、抽出されたテスト電磁界は、整合フィルターを通って走り、どのようにそれが所望の放射パターンに適合するかを決定することが可能である。適合性の伝送レベルが設定され得、それぞれのデバイスが、適合性の伝送レベルと比較され、ＤＵＴが適正に機能しているかどうかを判断することが可能である。同様に、所望のフィールドおよびテストフィールドの空間的な相関関係が、ＤＵＴを合格にするかまたは不合格にする（または、その他の方法で処理する）ために使用され得る。いくつかの実装形態において、振幅は、単独で（位相情報なしに）、その測定が有用となるように十分な情報を作り出す（たとえば、蒸気セルセンサー１０２の平面の中のフィールド強度）。
【0035】
いくつかの実装形態において、本明細書で説明されているイメージングシステムおよび技法は、０．１ＧＨｚ～ＴＨｚの周波数の範囲にわたって機能することができる蒸気セルセンサーおよび原子ベースの電界センシングを使用する。蒸気セルセンサーは、電界に対して透過性の誘電材料から形成された部分を含む。リュードベリ原子電位測定は、光場を使用し、熱蒸気の中のそれぞれの原子を干渉計としてセットアップし、干渉計の光学的な応答は、リュードベリ遷移を介して共鳴的に相互作用する入射高周波場（近接場）によって既知の方式で掻き乱される。電界の測定は、原子の特性（それは、精密測定を通して確立され得る）および物理定数にリンクされている。センサーは、誘電材料から作製され得、それがフィールドを最小限に掻き乱すように薄く作製され得、高い位相分解能を生み出すことが可能である。蒸気セルの中に含有されている原子による測定は、自己較正され得る。その理由は、それが原子構造の物理定数および特性にリンクされているからである。また、この較正は、基準波を振幅安定化させるために使用され得る。いくつかのケースでは、センサーは、自由スペースオプティクスを介して、信号読み出しにリモートで連結されている。このように、信号は、ロバストであるか、または、干渉および減衰に影響されない。また、蒸気セルセンサーへの自由スペース光学カップリングは、たとえば、それに接続するための金属ワイヤーが存在しないときに、測定プロセスにおける干渉を低減させる。光学的な読み出しは、電磁界の高い空間分解能を提供する。センサーにおけるフィールドは、高速ＣＣＤカメラまたはアレイなどのようなイメージングデバイスの上の光学的な応答を読み出すことによってデジタル化され得る。
【0036】
ここで、図４Ａを参照すると、電磁放射線を発生させるように構成されているアンテナ４０２に近接して位置決めされている例示的な蒸気セルセンサー４００の概略図が提示されている。アンテナ４０２は、基準電磁放射線またはテスト電磁放射線に対応する電磁放射線を発生させることが可能である。例示的な蒸気セルセンサー４００は、入力光信号を受信し、それに応答して、１つまたは複数の出力光信号を発生させるように構成されている。図４Ａにおいて、蒸気セルセンサー４００は、プローブ光ビーム４０４およびカップリング光ビーム４０６を受け取る。プローブ光ビーム４０４およびカップリング光ビーム４０６は、調整可能なレーザーまたはダイオードレーザーなどのような、それぞれのレーザーによって発生させられ得る。プローブ光ビーム４０４およびカップリング光ビーム４０６は、共通の光学経路に沿って蒸気セルセンサー４００を通過する。共通の光学経路に沿った進行の方向は、両方のビームに関して同じであることが可能である。しかし、いくつかの変形例において、それぞれのビームは、共通の光学経路に沿って反対側方向に進行することが可能である。蒸気セルセンサー４００を通過している間に、プローブ光ビーム４０４およびカップリングビーム４０６は、蒸気セルセンサー４００のエンクロージャーの中に含有されている蒸気状態の原子と相互作用する。アンテナ４０２に面するエンクロージャーの側部４０８は、電磁放射線に対して透過性の誘電材料から形成され得、それによって、電磁放射線のためのウィンドウとしての役割を果たす。また、エンクロージャーの他の側部も、誘電材料から形成され得る。プローブ光ビーム４０４およびカップリング光ビーム４０６を受け取るのと同時に、蒸気セルセンサー４００は、また、エンクロージャーの側部４０８を通して電磁放射線（または、その一部分）を受け取ることが可能である。電磁放射線は、蒸気セルセンサー４００を通してプローブ光ビーム４０４の光学的透過率を変更することが可能であり、それは、検出器４１０によって記録される。光学的透過率またはプローブ光ビーム４０４の測定は、蒸気セルセンサー４００が電磁放射線の特質を測定することを可能にすることができる。
【0037】
電磁放射線の特質の測定は、蒸気状態の原子に関連付けられる２つ以上の光学的な遷移に依存している可能性がある。図４Ｂは、蒸気状態の87Ｒｂ原子に基づく二光子測定に関する例示的な原子エネルギーレベル構造の概略図を提示している。図４Ｂにおいて、５Ｓ1/2から５Ｐ3/2への光学的な遷移および５Ｐ3/2から５３Ｄ5/2への光学的な遷移にアクセスするために使用される光は、ダイオードレーザーから発生させられる。しかし、他のタイプのレーザーまたはレーザーシステムも使用され得る。プローブレーザーからの光の伝送は、カップリングレーザーからの光の存在下において記録される。電磁放射線が87Ｒｂ原子と相互作用していない場合には、挿入図の上側グラフに示されているように、プローブ光伝送の中の幅の狭いピークが観察され、そこで、プローブが、通常は吸収されることとなる。そのような現象は、電磁誘起透明化（ＥＩＴ）として参照され得る。電磁放射線が87Ｒｂ原子と相互作用するときには（とりわけ、電磁放射線が87Ｒｂ原子の第３の光学的透過率と共鳴する電界成分を有しているときには）、下側グラフに示されているように、吸収特徴が、プローブ光伝送の幅の狭いピークの中に誘発される。吸収特徴は、プローブ光伝送の幅の狭いピークを２つの伝送ピークにスプリットすることが可能である。幅の狭いピークおよび吸収特徴の測定は、蒸気セルセンサー４００によって経験される電磁放射線に対して極端に敏感である。その理由は、リュードベリ原子遷移が大きい遷移双極子モーメントを有しており、振幅が周波数差に変換されるからである。ＥＩＴは、コヒーレントなマルチ光子プロセスであるので、それは、サブドップラー（ｓｕｂ－Ｄｏｐｐｌｅｒ）であり、それが、高いスペクトル分解能を有する蒸気セルセンサーの中で行われ得るようになっている。いくつかの場合において、テスト電磁界および基準電磁界をイメージングすることは、レーザー周波数のうちの１つがＥＩＴ共鳴の付近においてスキャンされるときに、いくつかの光学イメージを獲得することを含むことが可能である。
【0038】
いくつかの実装形態において、蒸気セルセンサーは、アンテナによって発生させられる電磁放射線に対して透過性の誘電材料から少なくとも部分的に形成され得る。電磁放射線は、ＧＨｚ～ＴＨｚ範囲の波長を有することが可能であり、蒸気セルセンサーは、たとえば図１および図４Ａ～図４Ｂに関して説明されているような、原子ベースの電界センシングを使用して、電磁放射線の特質を測定することが可能である。とりわけ、リュードベリ原子電位測定は、光場を使用し、熱蒸気の中のそれぞれの原子を干渉計としてセットアップすることが可能であり、干渉計の光学的な応答は、入射マイクロ波場（または、電磁放射線）によって既知の方式で掻き乱される。入射マイクロ波場は、たとえば、図４Ｂに示されているように、リュードベリ遷移を介してそれぞれの原子と共鳴的に相互作用することが可能である。次いで、電界成分の測定は、原子の特性および対応する物理定数にリンクされ、その両方は、専門の研究所の中で実施される精密測定を通して確立され得る。蒸気セルセンサーは、誘電材料から少なくとも部分的に形成されているので、および、蒸気セルセンサーは、また、厚さが波長よりも小さく作製され得るので、電磁放射線の中の蒸気セルセンサーの存在は、電磁放射線を最小限に掻き乱すことが可能である。そのうえ、蒸気セルセンサーの中に含有されている原子による測定は、自己較正され得る。その理由は、測定が原子構造の物理定数および特性にリンクされているからである。
【0039】
ラジオ周波数（ＲＦ）電界（または、電磁放射線）のための原子ベースのセンサーおよび測定システムは、高度に励起されるリュードベリ原子または他の原子スケールシステムの遷移を利用することが可能である。たとえば、87Ｒｂまたは133Ｃｓ原子、または、リュードベリ状態で（たとえば、部分的に）準備された他のタイプの原子、誘電体マトリックスの中の色中心、または、他のタイプの原子スケールシステムが使用され得る。原子ベースのセンサーは、一般的に、たとえば、どのようにＲＦ電界が原子の光学的な遷移に影響を与えるかということ検出することによって、動作することが可能である。原子は、たとえば、図４Ｂに示されているように、電磁誘起透明化（ＥＩＴ）の原理を使用して、レーザー場を備えたコヒーレント量子干渉計としてセットアップされ得る。ＥＩＴにおいて、共鳴プローブレーザービームからの光は、強力なカップリングレーザービームの存在に起因して、通常は吸収する材料を通して伝送される。プローブフィールドおよびカップリングフィールドは、原子の中に量子干渉を生成させ、したがって、プローブビームの吸収は、プローブビーム吸収ならびにカップリングビームによるコヒーレント励起および脱励起のプロセスを破壊的に妨げる。結果として、スペクトル的に幅の狭い伝送ウィンドウが、通常は吸収する材料の中に生成され得る。ＲＦ電界が別の遷移と共鳴する場合には（たとえば、図４Ｂを参照）、ＲＦ電界は、原子の中の干渉を変化させ、幅の狭い吸収特徴を誘発するか、または、プローブレーザー周波数の関数として観察される伝送ライン形状をスプリットすることが可能である。
【0040】
ＥＩＴ伝送ピークΔνの周波数スプリッティングは、ピーク振幅Ｅ0に理想的に比例しており、リュードベリ原子遷移の遷移双極子モーメントμRFおよびプランク定数のｈのみに依存し、
（１）
その例は、図４Ｂに示されている。入射放射線に起因するＥＩＴ伝送ピークの振幅変化は、
に比例しており、また、放射線場の入射パワーを測定するために使用され得る。応答が非線形である場合には、不均質な広がりが大きな役割を果たす条件の下で、プローブレーザー伝送に対する電界成分の影響が高い精度で計算され得る。その理由は、リュードベリ原子特性がよく知られているからである。プローブレーザーが、逆方向伝播カップリングおよびプローブレーザー幾何学形状における周波数でスキャンされる場合には、Ｅ0に関する式の右辺は、波長ミスマッチによって引き起こされる残留ドップラー効果に起因して、カップリングレーザー波長λcに対するプローブレーザー波長λpの比率が掛けられる。これらの波長は、マイケルソン干渉計を使用して、１０7分の１まで日常的に決定され得、いくつかのケースでは、はるかに高い精度で決定され得る。μRFは、現在では、０．１～１％の間にあることが知られている。たとえば、周波数コムに参照される超安定レーザーを使用してμRFを決定するために実験が行われる場合には、より高い精密度が可能である。このアプローチは、ＧＨｚ～ＴＨｚレジームの中の電界を測定するための自己較正される方式であり、より低いフィールドは、１００ＭＨｚレジームの中にある。それは、原子および物理定数の精密測定にリンクされる。例として、５～２０ＧＨｚの範囲の中のＲＦ周波数における吸収信号を使用して、約３μＶｃｍ-1Ｈｚ-1/2の感度を有する約１μＶｃｍ-1の最小の検出可能な絶対的な電界振幅が観察された。特定の文脈に関して、計算されたショットノイズ限界は、約ｐＶｃｍ-1であり、大幅な改善が現実化され得るということを示す。また、位相は、たとえば、基準波が存在するという条件で、たとえば、図１に示されているような第２のアンテナを使用して測定され得る。
【数1】
その例は、図４Ｂに示されている。入射放射線に起因するＥＩＴ伝送ピークの振幅変化は、
【数2】
【0041】
いくつかの実装形態において、蒸気セルセンサーは、入射電磁波のパワーを検出する。基準波が、位相を抽出するために使用される。その理由は、位相が、別の位相または同等のタイミング信号に参照され得るからである。図５は、電磁放射線のテスト波の位相および振幅を抽出するために使用され得る測定の可能なシーケンスを示すフローチャートを提示している。これらの測定は、信号が時間とともに変化させられるヘテロダインホログラフィと同様である。フローチャートにおいて、座標ｘおよびｙは、センサーの表面の上の測定の位置を示しており、それは、平面的であると想定されている。ＤＵＴからの位置（ｘ，ｙ）における電界成分は、Ｅ（ｘ，ｙ）で示されており、一方では、電磁放射線のテスト波からの電界成分は、Ｆ（ｘ，ｙ）で示されている。理想的に、Ｆ（ｘ，ｙ）は、テスト波と同じ周波数を有する平面波である。
Ｆ（ｘ，ｙ）＝Ａｅ-i2παy （２）
ここで、αは、以下のように定義される（図１を参照）。
（３）
｜Ｅ（ｘ，ｙ）｜および｜Ｆ（ｘ，ｙ）｜のフィールド測定が、重複波Ｉ（ｘ，ｙ）の測定から、位相Δφ（ｘ，ｙ）＝φref（ｘ，ｙ）－φtest（ｘ，ｙ）を抽出するために使用される。
Ｉ（ｘ，ｙ）＝｜Ｅ（ｘ，ｙ）｜2＋｜Ｆ（ｘ，ｙ）｜2＋２｜Ｅ（ｘ，ｙ）｜｜Ｆ（ｘ，ｙ）｜ｃｏｓ（２παｙ＋Δφ（ｘ，ｙ））
（４）
Δφ（ｘ，ｙ）は、蒸気セルセンサーのポイント（ｘ，ｙ）における電磁放射線の基準波と電磁放射線のテスト波との間の位相差である。位相および振幅の抽出は、波面の伝播と同様に、コンピューターの上でデジタル的に行われ、異なる空間的な位置におけるその構造を決定することが可能である。
Ｆ（ｘ，ｙ）＝Ａｅ-i2παy （２）
ここで、αは、以下のように定義される（図１を参照）。
【数3】
｜Ｅ（ｘ，ｙ）｜および｜Ｆ（ｘ，ｙ）｜のフィールド測定が、重複波Ｉ（ｘ，ｙ）の測定から、位相Δφ（ｘ，ｙ）＝φref（ｘ，ｙ）－φtest（ｘ，ｙ）を抽出するために使用される。
Ｉ（ｘ，ｙ）＝｜Ｅ（ｘ，ｙ）｜2＋｜Ｆ（ｘ，ｙ）｜2＋２｜Ｅ（ｘ，ｙ）｜｜Ｆ（ｘ，ｙ）｜ｃｏｓ（２παｙ＋Δφ（ｘ，ｙ））
（４）
Δφ（ｘ，ｙ）は、蒸気セルセンサーのポイント（ｘ，ｙ）における電磁放射線の基準波と電磁放射線のテスト波との間の位相差である。位相および振幅の抽出は、波面の伝播と同様に、コンピューターの上でデジタル的に行われ、異なる空間的な位置におけるその構造を決定することが可能である。
【0042】
振幅および位相を抽出するための代替的な方式は、既知の量だけテスト波を位相シフトし、３つの異なる既知の基準位相に関してＩ（ｘ，ｙ）の最小測定を行うことである。Ｉ（ｘ，ｙ）の３つの値が、電磁放射線のテスト波の振幅および位相を決定するために使用され得る。電磁放射線のテスト波を決定するために３つの異なる位相シフトを使用することは、位相シフティングホログラフィと類似している。一般的な意味では、いくつかのシステムに関して、３つの未知数（テスト波振幅、基準波振幅、および、電磁放射線の２つの波の間の相対位相）が存在している。３つの未知数がある場合、任意の３つの線形に独立した測定が使用され、未知数に関する式（４）と同等の式を解くことが可能である。これらの線形に独立した測定は、基準フィールドおよびテストフィールドを変調することによって実施される異なる基準位相または測定を使用するＩ（ｘ，ｙ）測定のいくつかの組み合わせであることが可能である。変数のうちの１つの先験的知識は、必要な測定の数を低減させる。たとえば、電磁放射線の基準波が所与のアプリケーションに関して十分に安定している場合には、それぞれの例示的なケースにおける測定が低減され得る。その理由は、それが、次いで、１回だけ測定される必要があるだけであり、そのデジタル記録が、テスト波の位相および振幅を計算するために使用される必要があるからである。電磁放射線の基準波の安定性は、単一のまたはいくつかのリュードベリ原子ベースのパワーセンサー（または、蒸気セルセンサー）を使用することによって強化され、１つまたはいくつかの異なる位置において電磁放射線の基準波を発生させるアンテナから放出されるパワーをアクティブにモニタリングすることが可能である。ＤＵＴの測定のために使用される同じ光源が、電磁放射線の基準波のアクティブな安定化のために使用され得る。
【0043】
制御された研究室環境の中で高い精密度で測定され得る遷移双極子モーメントおよび基礎定数を通して、パワーの測定は、原子の特性にリンクされているので、電界の絶対的な自己較正された測定、したがって、ＤＵＴから放出されるパワーが提供され得る。したがって、測定は、それぞれのＤＵＴに関する標準として作用することが可能である。いくつかのケースでは、ホログラフィック測定デバイスは、完全に自己較正された測定を提供することが可能である。その理由は、基準波パワーが、フィードバックループを使用して、リュードベリ原子ベースのパワーセンサーを基準として較正および安定化され得るからである。蒸気セルセンサーの幾何学形状は、蒸気セルフレームをレーザー切断することによって、または、蒸気セル構造体をエッチングすることによって、１０ミクロン以下の精密度で知られ得る。ＯＴＡ試験は、電気通信事業者、電子機器製造業者、および規制機関を含む、多くの異なる利害関係者にとって有用である可能性がある。標準にリンクされ得るＯＴＡ試験は、法律への準拠を提供し、コストのかかる設計エラーを回避することを助けることが可能である。準拠および試験は、高周波電子機器産業が、要求の厳しい世界市場のスケジュールおよび技術的な仕様を満たすことを助けることが可能である。
【0044】
いくつかの実装形態によれば、イメージング方法は、蒸気セルセンサーにおいて電磁放射線を受け取るステップと、蒸気セルセンサーに光ビームを通過させるステップを含む。光ビームのうちの１つまたは複数は、蒸気セルセンサーの誘電体ミラーに反射する。また、方法は、光学イメージングシステムにおいて光ビームのうちの少なくとも１つを受け取るステップを含む。光学イメージングシステムは、光ビームの空間特性を測定するように構成されている。方法は、少なくとも１つの受け取られた光ビームの空間特性に基づいて、電磁放射線の振幅および位相の一方または両方を決定する（すなわち、振幅だけを決定するか、位相だけを決定するか、または、振幅および位相の両方を決定する）ステップを追加的に含む。いくつかの場合において、電磁放射線の決定された振幅は、空間依存性の振幅を含み、方法は、空間依存性の振幅を決定するステップを含む。いくつかの場合において、電磁放射線の決定された位相は、空間依存性の位相を含み、方法は、空間依存性の位相を決定するステップを含む。
【0045】
いくつかの実装形態において、光ビームのうちの１つは、光学イメージングシステムにおいて受け取られる。これらの実装形態において、電磁放射線の振幅および位相の一方または両方は、１つの受け取られた光ビームの空間特性に基づいて決定される。いくつかの実装形態において、光ビームのうちの２つは、光学イメージングシステムにおいて受け取られる。これらの実装形態において、電磁放射線の振幅および位相の一方または両方は、２つの受け取られた光ビームの空間特性に基づいて決定される。
【0046】
いくつかの実装形態において、光ビームは、２つの光ビームから構成される。他の実装形態において、光ビームは、３つの光ビームから構成される。
【0047】
いくつかの実装形態において、方法は、電磁放射線の振幅および位相の一方または両方を制御し、基準電磁放射線を発生させるステップと、蒸気セルセンサーにおいて基準電磁放射線を受け取るステップとを含む。これらの実装形態において、電磁放射線の振幅および位相の一方または両方を決定するステップは、基準電磁放射線の基準振幅および基準位相の一方または両方を決定するステップを含む。さらなる実装形態において、イメージング方法は、基準電磁放射線の差を決定するステップを含む。差は、基準振幅とターゲット基準振幅との間の差および基準位相とターゲット基準位相との間の差の一方または両方を含む。また、イメージング方法は、基準電磁放射線の差を決定することに応答して、基準電磁放射線の基準振幅および基準位相の一方または両方を変更するステップを含む。基準電磁放射線は、電磁放射線の平面波であることが可能である。
【0048】
いくつかの実装形態において、方法は、蒸気セルセンサーに隣接したテストデバイスからテスト電磁放射線を発生させるステップと、蒸気セルセンサーにおいてテスト電磁放射線を受け取るステップとを含む。これらの実装形態において、電磁放射線の振幅および位相の一方または両方を決定するステップは、テスト電磁放射線のテスト振幅およびテスト位相の一方または両方を決定するステップを含む。いくつかの場合において、テスト電磁放射線のテスト振幅は、空間依存性のテスト振幅を含み、方法は、空間依存性のテスト振幅を決定するステップを含む。いくつかの場合において、テスト電磁放射線のテスト位相は、空間依存性のテスト位相を含み、方法は、空間依存性のテスト位相を決定するステップを含む。さらなる実装形態において、イメージング方法は、テスト電磁放射線の差を決定するステップを含む。差は、テスト振幅とターゲットテスト振幅との間の差およびテスト位相とターゲットテスト位相との間の差の一方または両方を含む。
【0049】
いくつかの実装形態において、方法は、電磁放射線の振幅および位相の一方または両方を制御し、基準電磁放射線を発生させるステップを含む。また、方法は、蒸気セルセンサーに隣接したテストデバイスからテスト電磁放射線を発生させるステップと、蒸気セルセンサーにおいて、テスト電磁放射線を基準電磁放射線の上に重ね合わせ、それによって、重ね合わせられた電磁放射線を作り出すステップとを含む。これらの実装形態において、電磁放射線の振幅および位相の一方または両方を決定するステップは、少なくとも１つの受け取られた光ビームの空間特性に基づいて重ね合わせられた電磁放射線の重ね合わせられた振幅および重ね合わせられた位相の一方または両方を決定するステップとを含む。また、電磁放射線の振幅および位相の一方または両方を決定するステップは、基準電磁放射線の基準振幅および基準位相の一方または両方、および、重ね合わせられた電磁放射線の重ね合わせられた振幅および重ね合わせられた位相の一方または両方に基づいて、テスト電磁放射線のテスト振幅およびテスト位相の一方または両方を決定するステップを含む。いくつかの場合において、テスト電磁放射線のテスト振幅は、空間依存性のテスト振幅を含み、方法は、空間依存性のテスト振幅を決定するステップを含む。いくつかの場合において、テスト電磁放射線のテスト位相は、空間依存性のテスト位相を含み、方法は、空間依存性のテスト位相を決定するステップを含む。
【0050】
重ね合わせられた電磁放射線が作り出されるいくつかの実装形態において、イメージング方法は、テスト電磁放射線の差を決定するステップを含むことが可能である。差は、テスト振幅とターゲットテスト振幅との間の差およびテスト位相とターゲットテスト位相との間の差の一方または両方を含む。
【0051】
重ね合わせられた電磁放射線が作り出される他の実装形態において、イメージング方法は、基準電磁放射線の基準位相を変更し、重ね合わせられた電磁放射線の少なくとも３つのインスタンスを発生させるステップであって、それぞれのインスタンスは、異なる基準位相における基準電磁放射線のインスタンスに対応している、ステップを含むことが可能である。そのような実装形態において、テスト電磁放射線のテスト振幅およびテスト位相は、重ね合わせられた電磁放射線のそれぞれのインスタンスに関する重ね合わせられた振幅および重ね合わせられた位相の一方または両方、および、基準電磁放射線のそれぞれの対応するインスタンスに関する基準振幅および基準位相の一方または両方に基づいて決定される。
【0052】
いくつかの実装形態において、イメージング方法は、光ビームのうちの少なくとも１つを吸収するかまたは反射し、残りの光ビームの波長を光学イメージングシステムに通すステップを含む。
【0053】
また、電磁放射線のイメージを作り出すためのイメージング方法は、以下の例によって記載され得る：
例１． 蒸気セルセンサーにおいて電磁放射線を受け取るステップと；
蒸気セルセンサーに光ビームを通過させるステップであって、光ビームのうちの１つまたは複数は、蒸気セルセンサーの誘電体ミラーに反射する、ステップと；
光学イメージングシステムにおいて光ビームのうちの少なくとも１つを受け取るステップであって、光学イメージングシステムは、光ビームの空間特性を測定するように構成されている、ステップと；
少なくとも１つの受け取られた光ビームの空間特性に基づいて、電磁放射線の振幅および位相の一方または両方を決定する（すなわち、振幅だけを決定するか、位相だけを決定するか、または、振幅および位相の両方を決定する）ステップと
を含む、イメージング方法。
例２． 電磁放射線の振幅は、空間依存性の振幅を含み、方法は、電磁放射線の空間依存性の振幅を決定するステップを含む、例１に記載のイメージング方法。
例３． 電磁放射線の位相は、空間依存性の位相を含み、方法は、電磁放射線の空間依存性の位相を決定するステップを含む、例１または２に記載のイメージング方法。
例４． 光ビームのうちの１つは、光学イメージングシステムにおいて受け取られ；
電磁放射線の振幅および位相の一方または両方は、１つの受け取られた光ビームの空間特性に基づいて決定される、例１または例２もしくは３に記載のイメージング方法。
例５． 光ビームのうちの２つは、光学イメージングシステムにおいて受け取られ；
電磁放射線の振幅および位相の一方または両方は、２つの受け取られた光ビームの空間特性に基づいて決定される、例１または例２もしくは３に記載のイメージング方法。
例６． 光ビームは、２つの光ビームから構成される、例１または例２～５のいずれか１つに記載のイメージング方法。
例７． 光ビームは、３つの光ビームから構成される、例１または例２～５のいずれか１つに記載のイメージング方法。
例８． イメージング方法は、
電磁放射線の振幅および位相の一方または両方を制御し、基準電磁放射線を発生させるステップと；
蒸気セルセンサーにおいて基準電磁放射線を受け取るステップと
を含み、
電磁放射線の振幅および位相の一方または両方を決定するステップは、基準電磁放射線の基準振幅および基準位相の一方または両方を決定するステップを含む、例１または例２～７のいずれか１つに記載のイメージング方法。
例９． イメージング方法は、
基準電磁放射線の差を決定するステップであって、差は、基準振幅とターゲット基準振幅との間の差および基準位相とターゲット基準位相との間の差の一方または両方を含む、ステップと；
基準電磁放射線の差を決定することに応答して、基準電磁放射線の基準振幅および基準位相の一方または両方を変更するステップと
を含む、例８に記載のイメージング方法。
例１０． 基準電磁放射線は、電磁放射線の平面波である、例８または９に記載のイメージング方法。
例１１． イメージング方法は、
蒸気セルセンサーに隣接したテストデバイスからテスト電磁放射線を発生させるステップと；
蒸気セルセンサーにおいてテスト電磁放射線を受け取るステップと
を含み、
電磁放射線の振幅および位相の一方または両方を決定するステップは、テスト電磁放射線のテスト振幅およびテスト位相の一方または両方を決定するステップを含む、例１または例２～１０のいずれか１つに記載のイメージング方法。
例１２． テスト電磁放射線のテスト振幅は、空間依存性のテスト振幅を含み、方法は、空間依存性のテスト振幅を決定するステップを含む、例１１に記載のイメージング方法。
例１３． テスト電磁放射線のテスト位相は、空間依存性のテスト位相を含み、方法は、空間依存性のテスト位相を決定するステップを含む、例１１または１２に記載のイメージング方法。
例１４． イメージング方法は、テスト電磁放射線の差を決定するステップを含み、差は、テスト振幅とターゲットテスト振幅との間の差およびテスト位相とターゲットテスト位相との間の差の一方または両方を含む、例１１または例１２もしくは１３に記載のイメージング方法。
例１５． イメージング方法は、
電磁放射線の振幅および位相の一方または両方を制御し、基準電磁放射線を発生させるステップと、
蒸気セルセンサーに隣接したテストデバイスからテスト電磁放射線を発生させるステップと、
蒸気セルセンサーにおいて、テスト電磁放射線を基準電磁放射線の上に重ね合わせ、それによって、重ね合わせられた電磁放射線を作り出すステップと
を含み、
電磁放射線の振幅および位相の一方または両方を決定するステップは、
少なくとも１つの受け取られた光ビームの空間特性に基づいて重ね合わせられた電磁放射線の重ね合わせられた振幅および重ね合わせられた位相の一方または両方を決定するステップと、
基準電磁放射線の基準振幅および基準位相の一方または両方、および、重ね合わせられた電磁放射線の重ね合わせられた振幅および重ね合わせられた位相の一方または両方に基づいて、テスト電磁放射線のテスト振幅およびテスト位相の一方または両方を決定するステップと
を含む、例１または例２～７のいずれか１つに記載のイメージング方法。
例１６． テスト電磁放射線のテスト振幅は、空間依存性のテスト振幅を含み、方法は、空間依存性のテスト振幅を決定するステップを含む、例１５に記載のイメージング方法。
例１７． テスト電磁放射線のテスト位相は、空間依存性のテスト位相を含み、方法は、空間依存性のテスト位相を決定するステップを含む、例１５または１６に記載のイメージング方法。
例１８． イメージング方法は、テスト電磁放射線の差を決定するステップを含み、差は、テスト振幅とターゲットテスト振幅との間の差およびテスト位相とターゲットテスト位相との間の差の一方または両方を含む、例１５または例１６もしくは１７に記載のイメージング方法。
例１９． イメージング方法は、基準電磁放射線の基準位相を変更し、重ね合わせられた電磁放射線の少なくとも３つのインスタンスを発生させるステップであって、それぞれのインスタンスは、異なる基準位相における基準電磁放射線のインスタンスに対応している、ステップを含み、
テスト電磁放射線のテスト振幅およびテスト位相は、重ね合わせられた電磁放射線のそれぞれのインスタンスに関する重ね合わせられた振幅および重ね合わせられた位相の一方または両方、および、基準電磁放射線のそれぞれの対応するインスタンスに関する基準振幅および基準位相の一方または両方に基づいて決定される、例１５または例１６もしくは１７に記載のイメージング方法。
例２０． 光ビームのうちの少なくとも１つを吸収するかまたは反射し、残りの光ビームの波長を光学イメージングシステムに通すステップを含む、例１または例２～１９のいずれか１つに記載のイメージング方法。
例１． 蒸気セルセンサーにおいて電磁放射線を受け取るステップと；
蒸気セルセンサーに光ビームを通過させるステップであって、光ビームのうちの１つまたは複数は、蒸気セルセンサーの誘電体ミラーに反射する、ステップと；
光学イメージングシステムにおいて光ビームのうちの少なくとも１つを受け取るステップであって、光学イメージングシステムは、光ビームの空間特性を測定するように構成されている、ステップと；
少なくとも１つの受け取られた光ビームの空間特性に基づいて、電磁放射線の振幅および位相の一方または両方を決定する（すなわち、振幅だけを決定するか、位相だけを決定するか、または、振幅および位相の両方を決定する）ステップと
を含む、イメージング方法。
例２． 電磁放射線の振幅は、空間依存性の振幅を含み、方法は、電磁放射線の空間依存性の振幅を決定するステップを含む、例１に記載のイメージング方法。
例３． 電磁放射線の位相は、空間依存性の位相を含み、方法は、電磁放射線の空間依存性の位相を決定するステップを含む、例１または２に記載のイメージング方法。
例４． 光ビームのうちの１つは、光学イメージングシステムにおいて受け取られ；
電磁放射線の振幅および位相の一方または両方は、１つの受け取られた光ビームの空間特性に基づいて決定される、例１または例２もしくは３に記載のイメージング方法。
例５． 光ビームのうちの２つは、光学イメージングシステムにおいて受け取られ；
電磁放射線の振幅および位相の一方または両方は、２つの受け取られた光ビームの空間特性に基づいて決定される、例１または例２もしくは３に記載のイメージング方法。
例６． 光ビームは、２つの光ビームから構成される、例１または例２～５のいずれか１つに記載のイメージング方法。
例７． 光ビームは、３つの光ビームから構成される、例１または例２～５のいずれか１つに記載のイメージング方法。
例８． イメージング方法は、
電磁放射線の振幅および位相の一方または両方を制御し、基準電磁放射線を発生させるステップと；
蒸気セルセンサーにおいて基準電磁放射線を受け取るステップと
を含み、
電磁放射線の振幅および位相の一方または両方を決定するステップは、基準電磁放射線の基準振幅および基準位相の一方または両方を決定するステップを含む、例１または例２～７のいずれか１つに記載のイメージング方法。
例９． イメージング方法は、
基準電磁放射線の差を決定するステップであって、差は、基準振幅とターゲット基準振幅との間の差および基準位相とターゲット基準位相との間の差の一方または両方を含む、ステップと；
基準電磁放射線の差を決定することに応答して、基準電磁放射線の基準振幅および基準位相の一方または両方を変更するステップと
を含む、例８に記載のイメージング方法。
例１０． 基準電磁放射線は、電磁放射線の平面波である、例８または９に記載のイメージング方法。
例１１． イメージング方法は、
蒸気セルセンサーに隣接したテストデバイスからテスト電磁放射線を発生させるステップと；
蒸気セルセンサーにおいてテスト電磁放射線を受け取るステップと
を含み、
電磁放射線の振幅および位相の一方または両方を決定するステップは、テスト電磁放射線のテスト振幅およびテスト位相の一方または両方を決定するステップを含む、例１または例２～１０のいずれか１つに記載のイメージング方法。
例１２． テスト電磁放射線のテスト振幅は、空間依存性のテスト振幅を含み、方法は、空間依存性のテスト振幅を決定するステップを含む、例１１に記載のイメージング方法。
例１３． テスト電磁放射線のテスト位相は、空間依存性のテスト位相を含み、方法は、空間依存性のテスト位相を決定するステップを含む、例１１または１２に記載のイメージング方法。
例１４． イメージング方法は、テスト電磁放射線の差を決定するステップを含み、差は、テスト振幅とターゲットテスト振幅との間の差およびテスト位相とターゲットテスト位相との間の差の一方または両方を含む、例１１または例１２もしくは１３に記載のイメージング方法。
例１５． イメージング方法は、
電磁放射線の振幅および位相の一方または両方を制御し、基準電磁放射線を発生させるステップと、
蒸気セルセンサーに隣接したテストデバイスからテスト電磁放射線を発生させるステップと、
蒸気セルセンサーにおいて、テスト電磁放射線を基準電磁放射線の上に重ね合わせ、それによって、重ね合わせられた電磁放射線を作り出すステップと
を含み、
電磁放射線の振幅および位相の一方または両方を決定するステップは、
少なくとも１つの受け取られた光ビームの空間特性に基づいて重ね合わせられた電磁放射線の重ね合わせられた振幅および重ね合わせられた位相の一方または両方を決定するステップと、
基準電磁放射線の基準振幅および基準位相の一方または両方、および、重ね合わせられた電磁放射線の重ね合わせられた振幅および重ね合わせられた位相の一方または両方に基づいて、テスト電磁放射線のテスト振幅およびテスト位相の一方または両方を決定するステップと
を含む、例１または例２～７のいずれか１つに記載のイメージング方法。
例１６． テスト電磁放射線のテスト振幅は、空間依存性のテスト振幅を含み、方法は、空間依存性のテスト振幅を決定するステップを含む、例１５に記載のイメージング方法。
例１７． テスト電磁放射線のテスト位相は、空間依存性のテスト位相を含み、方法は、空間依存性のテスト位相を決定するステップを含む、例１５または１６に記載のイメージング方法。
例１８． イメージング方法は、テスト電磁放射線の差を決定するステップを含み、差は、テスト振幅とターゲットテスト振幅との間の差およびテスト位相とターゲットテスト位相との間の差の一方または両方を含む、例１５または例１６もしくは１７に記載のイメージング方法。
例１９． イメージング方法は、基準電磁放射線の基準位相を変更し、重ね合わせられた電磁放射線の少なくとも３つのインスタンスを発生させるステップであって、それぞれのインスタンスは、異なる基準位相における基準電磁放射線のインスタンスに対応している、ステップを含み、
テスト電磁放射線のテスト振幅およびテスト位相は、重ね合わせられた電磁放射線のそれぞれのインスタンスに関する重ね合わせられた振幅および重ね合わせられた位相の一方または両方、および、基準電磁放射線のそれぞれの対応するインスタンスに関する基準振幅および基準位相の一方または両方に基づいて決定される、例１５または例１６もしくは１７に記載のイメージング方法。
例２０． 光ビームのうちの少なくとも１つを吸収するかまたは反射し、残りの光ビームの波長を光学イメージングシステムに通すステップを含む、例１または例２～１９のいずれか１つに記載のイメージング方法。
【0054】
また、電磁放射線のイメージを作り出すためのイメージングシステムは、以下の例によって記載され得る：
例２１． 光学的ウィンドウおよび誘電体ミラーを含む蒸気セルセンサーと；
少なくとも２つの光ビームを発生させるように構成されているレーザーシステムと；
光学的ウィンドウに関連付けられる蒸気セルセンサーの側部に配設されている基準アンテナであって、基準アンテナは、制御される振幅および制御される位相の一方または両方を有する基準電磁放射線を発生させるように構成されている、基準アンテナと；
光学イメージングシステムであって、光学イメージングシステムは、光ビームの空間特性を測定するように構成されており、蒸気セルセンサーとの相互作用の後に、少なくとも２つの光ビームのうちの少なくとも１つを受け取るように位置決めされている、光学イメージングシステムと
を含む、イメージングシステム。
例２２． イメージングシステムは、テストデバイスを含み、テストデバイスは、蒸気セルセンサーの誘電体ミラーに隣接して配設されており、テスト電磁放射線を発生させるように構成されている、例２１に記載のイメージングシステム。
例２３． テストデバイスと蒸気セルセンサーの誘電体ミラーとの間の体積を囲むマイクロ波シールディングを含む、例２２に記載のイメージングシステム。
例２４． 光学的ウィンドウおよび誘電体ミラーは、形状が平面的になっており、互いに平行になっている、例２１または例２２もしくは２３に記載のイメージングシステム。
例２５． イメージングシステムは、
レーザーシステムから、蒸気セルセンサーの光学的ウィンドウを通って、誘電体ミラーへ延在する第１の光学経路と；
レーザーシステムと蒸気セルセンサーの光学的ウィンドウとの間に第１の光学経路の上に配設されている光学アセンブリと；
光学アセンブリから光学イメージングシステムへ延在する第２の光学経路と
を含み、
光学アセンブリは、蒸気セルセンサーとの相互作用の後に、少なくとも１つの光ビームを第２の光学経路の上に向け直すように構成されている、例２１または例２２～２４のいずれか１つに記載のイメージングシステム。
例２６． 光学アセンブリは、光学的ウィンドウと光学アセンブリとの間に第１の光学経路の上に配設されている波長板を含む、例２５に記載のイメージングシステム。
例２７． 光学アセンブリは、光学的ウィンドウと光学アセンブリとの間に第１の光学経路の上に配設されているレンズを含む、例２５または２６に記載のイメージングシステム。
例２８． 光学アセンブリは、光学フィルターを含み、光学フィルターは、第２の光学経路の上に配設されており、少なくとも２つの光ビームのうちの少なくとも１つの波長を吸収するかまたは反射するように構成されている、例２５または例２６もしくは２７に記載のイメージングシステム。
例２９． イメージングシステムは、光学イメージングシステムと通信するコンピューターシステムを含み、コンピューターシステムは、光学イメージングシステムによって受け取られる少なくとも１つの光ビームの空間特性からデータを発生させるように構成されており、データは、電磁放射線の空間依存性の振幅および空間依存性の位相の一方または両方を表している、例２１または例２２～２８のいずれか１つに記載のイメージングシステム。
例３０． 光学イメージングシステムは、電荷結合素子を含む、例２１または例２２～２９のいずれか１つに記載のイメージングシステム。
例３１． レーザーシステムは、２つの光ビームを発生させるように構成されている、例２１または例２２～３０のいずれか１つに記載のイメージングシステム。
例３２． レーザーシステムは、３つの光ビームを発生させるように構成されている、例２１または例２２～３１に記載のイメージングシステム。
例２１． 光学的ウィンドウおよび誘電体ミラーを含む蒸気セルセンサーと；
少なくとも２つの光ビームを発生させるように構成されているレーザーシステムと；
光学的ウィンドウに関連付けられる蒸気セルセンサーの側部に配設されている基準アンテナであって、基準アンテナは、制御される振幅および制御される位相の一方または両方を有する基準電磁放射線を発生させるように構成されている、基準アンテナと；
光学イメージングシステムであって、光学イメージングシステムは、光ビームの空間特性を測定するように構成されており、蒸気セルセンサーとの相互作用の後に、少なくとも２つの光ビームのうちの少なくとも１つを受け取るように位置決めされている、光学イメージングシステムと
を含む、イメージングシステム。
例２２． イメージングシステムは、テストデバイスを含み、テストデバイスは、蒸気セルセンサーの誘電体ミラーに隣接して配設されており、テスト電磁放射線を発生させるように構成されている、例２１に記載のイメージングシステム。
例２３． テストデバイスと蒸気セルセンサーの誘電体ミラーとの間の体積を囲むマイクロ波シールディングを含む、例２２に記載のイメージングシステム。
例２４． 光学的ウィンドウおよび誘電体ミラーは、形状が平面的になっており、互いに平行になっている、例２１または例２２もしくは２３に記載のイメージングシステム。
例２５． イメージングシステムは、
レーザーシステムから、蒸気セルセンサーの光学的ウィンドウを通って、誘電体ミラーへ延在する第１の光学経路と；
レーザーシステムと蒸気セルセンサーの光学的ウィンドウとの間に第１の光学経路の上に配設されている光学アセンブリと；
光学アセンブリから光学イメージングシステムへ延在する第２の光学経路と
を含み、
光学アセンブリは、蒸気セルセンサーとの相互作用の後に、少なくとも１つの光ビームを第２の光学経路の上に向け直すように構成されている、例２１または例２２～２４のいずれか１つに記載のイメージングシステム。
例２６． 光学アセンブリは、光学的ウィンドウと光学アセンブリとの間に第１の光学経路の上に配設されている波長板を含む、例２５に記載のイメージングシステム。
例２７． 光学アセンブリは、光学的ウィンドウと光学アセンブリとの間に第１の光学経路の上に配設されているレンズを含む、例２５または２６に記載のイメージングシステム。
例２８． 光学アセンブリは、光学フィルターを含み、光学フィルターは、第２の光学経路の上に配設されており、少なくとも２つの光ビームのうちの少なくとも１つの波長を吸収するかまたは反射するように構成されている、例２５または例２６もしくは２７に記載のイメージングシステム。
例２９． イメージングシステムは、光学イメージングシステムと通信するコンピューターシステムを含み、コンピューターシステムは、光学イメージングシステムによって受け取られる少なくとも１つの光ビームの空間特性からデータを発生させるように構成されており、データは、電磁放射線の空間依存性の振幅および空間依存性の位相の一方または両方を表している、例２１または例２２～２８のいずれか１つに記載のイメージングシステム。
例３０． 光学イメージングシステムは、電荷結合素子を含む、例２１または例２２～２９のいずれか１つに記載のイメージングシステム。
例３１． レーザーシステムは、２つの光ビームを発生させるように構成されている、例２１または例２２～３０のいずれか１つに記載のイメージングシステム。
例３２． レーザーシステムは、３つの光ビームを発生させるように構成されている、例２１または例２２～３１に記載のイメージングシステム。
【0055】
この明細書は、多くの詳細を含有しているが、これらは、特許請求され得るものの範囲に対する限定として理解されるべきではなく、むしろ、特定の例に特有の特徴の説明として理解されるべきである。また、別個の実装形態の文脈において本明細書の中に説明されているかまたは図面に示されている特定の特徴が組み合わせられ得る。逆に、単一の実装形態の文脈において説明されるかまたは示されているさまざまな特徴は、また、別個にまたは任意の適切なサブコンビネーションで、複数の実施形態の中で実装され得る。
【0056】
同様に、動作が特定の順序で図面に示されているが、これは、望ましい結果を実現するために、示されている特定の順序もしくはシーケンシャルな順序でそのような動作が実施されることを必要とするものとして理解されるべきではなく、または、すべての図示されている動作が実施されることを必要とするものとして理解されるべきではない。特定の環境では、マルチタスクおよび並列処理が有利である場合がある。そのうえ、上記に説明されている実装形態におけるさまざまなシステムコンポーネントの分離は、すべての実装形態においてそのような分離を必要とするものとして理解されるべきではなく、説明されているプログラムコンポーネントおよびシステムが、一般的に、単一の製品の中にともに一体化されるかまたは複数の製品の中へパッケージ化され得るということが理解されるべきである。
【0057】
複数の実施形態が説明されてきた。それにもかかわらず、さまざまな修正が行われ得るということが理解されることとなる。したがって、他の実施形態が、以下の特許請求の範囲の中にある。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【手続補正書】
【提出日】2023-05-24
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
囲まれた体積と前記囲まれた体積内に配置された蒸気を含む蒸気セルセンサーにおいて電磁放射線を受け取るステップと、
前記蒸気セルセンサーにレーザー信号を通過させるステップであって、前記レーザー信号のうちの少なくとも一部は、前記蒸気セルセンサーの誘電体ミラーに反射し、反射レーザー信号を生成し、前記レーザー信号は第１および第２のレーザービームを含み、前記反射レーザー信号は少なくとも前記第１のレーザービームを含む、ステップと、
光学イメージングシステムにおいて前記反射レーザー信号を受け取るステップであって、前記光学イメージングシステムは、前記反射レーザー信号の光学特性を測定するように構成され、前記光学特性は前記蒸気セルセンサーの前記囲まれた体積に配置された平面に沿った前記蒸気の光学的透過率を表している、ステップと、
前記反射レーザー信号の前記光学特性に基づいて、前記電磁放射線の振幅および、
前記反射レーザー信号の前記光学特性と、基準電磁放射線、前記基準電磁放射線のイメージ、またはタイミング信号とに基づいて、前記電磁放射線の位相の一方または両方を決定するステップと
を含む、イメージング方法。
前記蒸気セルセンサーにレーザー信号を通過させるステップであって、前記レーザー信号のうちの少なくとも一部は、前記蒸気セルセンサーの誘電体ミラーに反射し、反射レーザー信号を生成し、前記レーザー信号は第１および第２のレーザービームを含み、前記反射レーザー信号は少なくとも前記第１のレーザービームを含む、ステップと、
光学イメージングシステムにおいて前記反射レーザー信号を受け取るステップであって、前記光学イメージングシステムは、前記反射レーザー信号の光学特性を測定するように構成され、前記光学特性は前記蒸気セルセンサーの前記囲まれた体積に配置された平面に沿った前記蒸気の光学的透過率を表している、ステップと、
前記反射レーザー信号の前記光学特性に基づいて、前記電磁放射線の振幅および、
前記反射レーザー信号の前記光学特性と、基準電磁放射線、前記基準電磁放射線のイメージ、またはタイミング信号とに基づいて、前記電磁放射線の位相の一方または両方を決定するステップと
を含む、イメージング方法。
【請求項2】
前記電磁放射線の前記振幅は、前記蒸気セルセンサーの前記平面に沿って変化する空間依存性の振幅を含み、前記方法は、前記電磁放射線の前記空間依存性の振幅を決定するステップを含む、請求項１に記載のイメージング方法。
【請求項3】
前記電磁放射線の前記位相は、前記蒸気セルセンサーの前記平面に沿って変化する空間依存性の位相を含み、前記方法は、前記電磁放射線の前記空間依存性の位相を決定するステップを含む、請求項１に記載のイメージング方法。
【請求項4】
前記反射レーザー信号は、前記第１のレーザービームから構成される、請求項１に記載のイメージング方法。
【請求項5】
前記反射レーザー信号は、前記第１および第２のレーザービームから構成される、請求項１に記載のイメージング方法。
【請求項6】
前記反射レーザー信号は、第３のレーザービームから構成される、請求項１に記載のイメージング方法。
【請求項7】
前記反射レーザー信号は、前記第１のレーザービームから構成される、請求項６に記載のイメージング方法。
【請求項8】
前記イメージング方法は、
第２の電磁放射線の振幅および位相の一方または両方を制御し、前記基準電磁放射線を発生させるステップと、
前記蒸気セルセンサーにおいて前記基準電磁放射線を受け取るステップと
を含み、
前記電磁放射線の前記振幅および前記位相の一方または両方を決定するステップは、前記基準電磁放射線の基準振幅および基準位相の一方または両方を決定するステップを含む、請求項１に記載のイメージング方法。
第２の電磁放射線の振幅および位相の一方または両方を制御し、前記基準電磁放射線を発生させるステップと、
前記蒸気セルセンサーにおいて前記基準電磁放射線を受け取るステップと
を含み、
前記電磁放射線の前記振幅および前記位相の一方または両方を決定するステップは、前記基準電磁放射線の基準振幅および基準位相の一方または両方を決定するステップを含む、請求項１に記載のイメージング方法。
【請求項9】
前記イメージング方法は、
前記基準電磁放射線の差を決定するステップであって、前記差は、前記基準振幅とターゲット基準振幅との間の差および前記基準位相とターゲット基準位相との間の差の一方または両方を含む、ステップと、
前記基準電磁放射線の前記差を決定することに応答して、前記基準電磁放射線の前記基準振幅および前記基準位相の一方または両方を変更するステップと
を含む、請求項８に記載のイメージング方法。
前記基準電磁放射線の差を決定するステップであって、前記差は、前記基準振幅とターゲット基準振幅との間の差および前記基準位相とターゲット基準位相との間の差の一方または両方を含む、ステップと、
前記基準電磁放射線の前記差を決定することに応答して、前記基準電磁放射線の前記基準振幅および前記基準位相の一方または両方を変更するステップと
を含む、請求項８に記載のイメージング方法。
【請求項10】
前記基準電磁放射線は、電磁放射線の平面波である、請求項８に記載のイメージング方法。
【請求項11】
前記イメージング方法は、
前記蒸気セルセンサーに隣接したテストデバイスからテスト電磁放射線を発生させるステップと、
前記蒸気セルセンサーにおいて前記テスト電磁放射線を受け取るステップと
を含み、
前記電磁放射線の前記振幅および前記位相の一方または両方を決定するステップは、前記テスト電磁放射線のテスト振幅およびテスト位相の一方または両方を決定するステップを含む、請求項１に記載のイメージング方法。
前記蒸気セルセンサーに隣接したテストデバイスからテスト電磁放射線を発生させるステップと、
前記蒸気セルセンサーにおいて前記テスト電磁放射線を受け取るステップと
を含み、
前記電磁放射線の前記振幅および前記位相の一方または両方を決定するステップは、前記テスト電磁放射線のテスト振幅およびテスト位相の一方または両方を決定するステップを含む、請求項１に記載のイメージング方法。
【請求項12】
前記テスト電磁放射線の前記テスト振幅は、前記蒸気セルセンサーの前記平面に沿って変化する空間依存性のテスト振幅を含み、前記方法は、前記空間依存性のテスト振幅を決定するステップを含む、請求項１１に記載のイメージング方法。
【請求項13】
前記テスト電磁放射線の前記テスト位相は、前記蒸気セルセンサーの前記平面に沿って変化する空間依存性のテスト位相を含み、前記方法は、前記空間依存性のテスト位相を決定するステップを含む、請求項１１に記載のイメージング方法。
【請求項14】
前記イメージング方法は、前記テスト電磁放射線の差を決定するステップを含み、前記差は、前記テスト振幅とターゲットテスト振幅との間の差および前記テスト位相とターゲットテスト位相との間の差の一方または両方を含む、請求項１１に記載のイメージング方法。
【請求項15】
前記イメージング方法は、
第２の電磁放射線の振幅および位相の一方または両方を制御し、前記基準電磁放射線を発生させるステップと、
前記蒸気セルセンサーに隣接したテストデバイスからテスト電磁放射線を発生させるステップと、
前記蒸気セルセンサーにおいて、前記テスト電磁放射線を前記基準電磁放射線の上に重ね合わせ、それによって、重ね合わせられた電磁放射線を作り出すステップと
を含み、
前記電磁放射線の前記振幅および前記位相の一方または両方を決定するステップは、
前記反射レーザー信号の光学特性に基づいて前記重ね合わせられた電磁放射線の重ね合わせられた振幅および重ね合わせられた位相の一方または両方を決定するステップと、
前記基準電磁放射線の前記基準振幅および前記基準位相の一方または両方、および、前記重ね合わせられた電磁放射線の前記重ね合わせられた振幅および前記重ね合わせられた位相の一方または両方に基づいて、前記テスト電磁放射線のテスト振幅およびテスト位相の一方または両方を決定するステップと
を含む、請求項１に記載のイメージング方法。
第２の電磁放射線の振幅および位相の一方または両方を制御し、前記基準電磁放射線を発生させるステップと、
前記蒸気セルセンサーに隣接したテストデバイスからテスト電磁放射線を発生させるステップと、
前記蒸気セルセンサーにおいて、前記テスト電磁放射線を前記基準電磁放射線の上に重ね合わせ、それによって、重ね合わせられた電磁放射線を作り出すステップと
を含み、
前記電磁放射線の前記振幅および前記位相の一方または両方を決定するステップは、
前記反射レーザー信号の光学特性に基づいて前記重ね合わせられた電磁放射線の重ね合わせられた振幅および重ね合わせられた位相の一方または両方を決定するステップと、
前記基準電磁放射線の前記基準振幅および前記基準位相の一方または両方、および、前記重ね合わせられた電磁放射線の前記重ね合わせられた振幅および前記重ね合わせられた位相の一方または両方に基づいて、前記テスト電磁放射線のテスト振幅およびテスト位相の一方または両方を決定するステップと
を含む、請求項１に記載のイメージング方法。
【請求項16】
前記テスト電磁放射線の前記テスト振幅は、前記蒸気セルセンサーの前記平面に沿って変化する空間依存性のテスト振幅を含み、前記方法は、前記空間依存性のテスト振幅を決定するステップを含む、請求項１５に記載のイメージング方法。
【請求項17】
前記テスト電磁放射線の前記テスト位相は、前記蒸気セルセンサーの前記平面に沿って変化する空間依存性のテスト位相を含み、前記方法は、前記空間依存性のテスト位相を決定するステップを含む、請求項１５に記載のイメージング方法。
【請求項18】
前記イメージング方法は、前記テスト電磁放射線の差を決定するステップを含み、前記差は、前記テスト振幅とターゲットテスト振幅との間の差および前記テスト位相とターゲットテスト位相との間の差の一方または両方を含む、請求項１５に記載のイメージング方法。
【請求項19】
前記イメージング方法は、前記基準電磁放射線の前記基準位相を変更し、重ね合わせられた電磁放射線の少なくとも３つのインスタンスを発生させるステップであって、それぞれのインスタンスは、異なる基準位相における基準電磁放射線のインスタンスに対応している、ステップを含み、
前記テスト電磁放射線の前記テスト振幅および前記テスト位相は、重ね合わせられた電磁放射線のそれぞれのインスタンスに関する重ね合わせられた振幅および重ね合わせられた位相の一方または両方、および、基準電磁放射線のそれぞれの対応するインスタンスに関する基準振幅および基準位相の一方または両方に基づいて決定される、請求項１５に記載のイメージング方法。
前記テスト電磁放射線の前記テスト振幅および前記テスト位相は、重ね合わせられた電磁放射線のそれぞれのインスタンスに関する重ね合わせられた振幅および重ね合わせられた位相の一方または両方、および、基準電磁放射線のそれぞれの対応するインスタンスに関する基準振幅および基準位相の一方または両方に基づいて決定される、請求項１５に記載のイメージング方法。
【請求項20】
光学フィルターの動作によって、前記反射レーザー信号の一部を吸収するかまたは反射し、ターゲットレーザービームの波長を前記光学イメージングシステムに通すステップを含む、請求項１に記載のイメージング方法。
【外国語明細書】