WO2020075743A1 - ガスセルおよびガスセルの製造方法 - Google Patents

ガスセルおよびガスセルの製造方法 Download PDF

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WO2020075743A1
WO2020075743A1 PCT/JP2019/039773 JP2019039773W WO2020075743A1 WO 2020075743 A1 WO2020075743 A1 WO 2020075743A1 JP 2019039773 W JP2019039773 W JP 2019039773W WO 2020075743 A1 WO2020075743 A1 WO 2020075743A1
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plane
light
reflecting surface
reflection
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PCT/JP2019/039773
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崇人 小野
西野　仁
雅也 戸田
基揚 原
雄一郎 矢野
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株式会社Ｕｓリサーチ
国立研究開発法人情報通信研究機構
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    • G—PHYSICS
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    • A61B5/242—Detecting biomagnetic fields, e.g. magnetic fields produced by bioelectric currents
    • A61B5/245—Detecting biomagnetic fields, e.g. magnetic fields produced by bioelectric currents specially adapted for magnetoencephalographic [MEG] signals

Definitions

  • the present invention relates to a gas cell and a gas cell manufacturing method.
  • a reflection-type gas cell which can extend the optical path length by reflecting laser light in a direction parallel to the substrate surface of the gas cell in the gas cell ( See, for example, Non-Patent Document 2).
  • This gas cell can be thinly formed, and since the laser light entrance window and the output window can be formed on the same surface of the gas cell, the gas cell can be easily mounted on a circuit.
  • a (111) plane is formed by performing crystal anisotropic wet etching using a silicon wafer cut out at the (100) plane, and this is used as a reflection plane. Since this (111) plane forms an angle of 54.74 ° with respect to the substrate surface of the silicon wafer, light incident perpendicularly to the substrate surface can be reflected in a direction parallel to the substrate surface. In order to emit the reflected light in a direction perpendicular to the substrate surface, a diffraction grating is used to bend the incident light and the emitted light.
  • a method is known in which a silicon wafer having an off-angle from the (100) plane of 9.74 ° is used for crystal anisotropic etching to form a plane of 45 ° with respect to the surface of the silicon wafer. (For example, refer to Non-Patent Document 3).
  • Non-Patent Document 2 when the light is diffracted by the diffraction grating, the intensity of the light decreases, so that the S / N ratio of the light as a signal decreases and the accuracy decreases. There was a problem.
  • the present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a gas cell that can increase the S / N ratio of light as a signal and has high accuracy, and a method of manufacturing the gas cell. To do.
  • a gas cell according to the present invention is a reflection space provided so as to be able to store a gas containing an alkali metal atom, an incident light reflection surface and an in-plane reflection portion provided inside the reflection space. And an incident light reflection surface, wherein the incident light reflection surface reflects the incident light incident from a predetermined external direction into an optical path plane that is substantially perpendicular to the incident light. From the incident light reflecting surface to reflect the reflected light from the incident light reflecting surface once or a plurality of times within the optical path plane.
  • a reflection surface for reflecting the reflected light is substantially perpendicular to the optical path plane, and the outgoing light reflection surface is such that the reflected light from the in-plane reflecting portion is substantially perpendicular to the optical path plane. It is reflected in the direction that it is formed and emits outgoing light to the outside. Characterized in that the elevation angle from the optical path plane forms an approximately 45 °.
  • the gas cell according to the present invention can utilize incident light and emitted light that are substantially perpendicular to the optical path plane, it is easy to design and install incident light irradiation means, emitted light receiving means, and the like. Therefore, it is not necessary to bend the incident light and the emitted light with a diffraction grating or the like. Further, even in the reflection space, the light is reflected only by the reflection surface and is not diffracted, so that the reduction of the light intensity can be suppressed. Therefore, the S / N ratio of light as a signal can be increased, and high accuracy can be obtained.
  • the gas cell according to the present invention is provided with an in-plane reflection unit until the incident light is reflected by the incident light reflecting surface and enters the optical path plane, and then is reflected by the outgoing light reflecting surface to emit the outgoing light to the outside.
  • the light path length can be lengthened by allowing the light to pass through the plane of the light path while being reflected. Thereby, the accuracy can be further improved.
  • the gas cell according to the present invention allows light to pass through the plane of the optical path while being reflected by the in-plane reflecting portion, the thickness in the direction perpendicular to the plane of the optical path can be reduced. Therefore, the installation space in a circuit or the like can be reduced. Further, the gas cell according to the present invention is easy to design because the angles formed by the incident light reflection surface, the emission light reflection surface, the reflection surface of the incident light reflection surface, and the optical path plane are approximately 45 degrees or 90 degrees. is there.
  • the number of reflections at the in-plane reflection portion may be any number, but in order to increase the optical path length, the number of reflections should be large.
  • the alkali metal atom may be any atom, for example, Cs or Rb. Further, it is preferable that the reflection space is hermetically sealed in order to further improve accuracy.
  • the emitted light reflection surface is provided so as to emit the emitted light in a direction parallel to and opposite to the incident direction of the incident light.
  • the incident window for the incident light and the output window for the emitted light can be formed on the same side of the gas cell, they can be easily mounted on a circuit or the like.
  • the incident light reflection surface and the emitted light reflection surface are formed of the same one plane, and the in-plane reflection portion is the reflected light reflected by the incident light reflection surface and the emitted light.
  • the reflected light incident on the reflecting surface may be provided so that the traveling directions thereof are opposite to each other and are parallel to each other.
  • the emitted light can be emitted in a direction parallel to and opposite to the incident direction of the incident light.
  • the in-plane reflecting portion reflects the reflected light reflected by the incident light reflecting surface and bends the traveling direction by 90 degrees, and the first reflecting surface. It is preferable to have a second reflecting surface provided so as to reflect the reflected light reflected by and bend the traveling direction by 90 degrees.
  • the incident light reflecting surface, the reflecting surface of the in-plane reflecting portion that reflects the reflected light from the incident light reflecting surface, and the outgoing light reflecting surface are a dielectric multilayer film or the alkali metal. It may be covered with a metal film that does not react with atoms. When covered with a dielectric multilayer film, the reflectance of each reflecting surface can be increased. Also, when covered with a metal film, each reflecting surface can be protected.
  • the metal film is, for example, a Ti / Pt / Au film or a Ti / Au film whose surface is a Ti layer.
  • the gas cell according to the present invention preferably has a storage space that is provided so as to be ventilated from the reflection space and that stores the alkali metal dispenser capable of releasing the alkali metal atoms.
  • the alkali metal atoms released from the alkali metal dispenser stored in the storage space can be supplied to the inside of the reflection space.
  • the reflection space and the storage space are preferably hermetically sealed.
  • a method for producing a gas cell according to the present invention is a method for producing a gas cell according to the present invention, in which plate-shaped silicon is subjected to crystal anisotropic etching to obtain the incident light reflection surface and the emission light reflection surface. And forming the reflective surface of the in-plane reflecting portion that reflects the reflected light from the incident light reflecting surface by deep-reactive reactive ion etching (DRIE).
  • DRIE deep-reactive reactive ion etching
  • the gas cell manufacturing method according to the present invention can relatively easily and accurately manufacture the gas cell according to the present invention.
  • the silicon is a silicon wafer having an off-angle of 9.74 ° from the (100) plane.
  • a plane of 45 ° with respect to the surface of the silicon wafer can be produced by crystal anisotropic etching.
  • the optical path plane can be made parallel to the surface of the silicon wafer, and the incident light reflecting surface and the outgoing light reflecting surface can be formed such that the elevation angle from the optical path plane is 45 degrees.
  • the gas cell manufacturing method according to the present invention it is preferable to perform hydrogen annealing at a temperature of 1000 ° C. or higher after the crystal anisotropic etching and the deep reactive ion etching.
  • the heat treatment process causes surface flow of silicon, and the incident light reflection surface, the emission light reflection surface, and the reflection surface of the in-plane reflection portion formed by etching can be made flat.
  • the method for manufacturing a gas cell according to the present invention is, after the crystal anisotropic etching and the deep reactive ion etching, or after the hydrogen annealing, the incident light reflecting surface, the outgoing light reflecting surface, and the A dielectric multilayer film or a metal film that does not react with the alkali metal atoms may be formed on the reflecting surface of the in-plane reflecting portion by vapor deposition. Further, in this case, it is preferable to perform the vapor deposition so that the vapor deposition material collides with the incident light reflection surface, the emitted light reflection surface, and the reflection surface of the in-plane reflection portion at the same angle. Accordingly, the dielectric multilayer film or the metal film can be formed on each reflecting surface at the same time with substantially the same thickness.
  • the method of manufacturing a gas cell according to the present invention after forming the incident light reflecting surface, the outgoing light reflecting surface and the reflecting surface of the in-plane reflecting portion, or after forming the dielectric multilayer film, It is preferable to seal the reflection space with a pair of glass plates sandwiching the silicon. Further, when the storage space is provided, it is preferable to seal the storage space together with the reflection space. In these cases, a highly accurate gas cell can be manufactured.
  • the S / N ratio of light as a signal can be increased, and a gas cell having high accuracy and a method for manufacturing a gas cell can be provided.
  • FIG. 1 It is a (a) top view showing a gas cell of an embodiment of the invention, and (b) an A-A 'end view of (a).
  • A) ⁇ (d) is an end view showing a method of manufacturing a gas cell according to an embodiment of the present invention.
  • the gas cell of the embodiment of the present invention is a plan view of a modified example in which the reflection space formed on the silicon wafer is a pentagonal reflection space, and (b) the number of reflections at the in-plane reflection portion is three.
  • FIG. It is the absorption spectrum of the D1 line of Rb of the gas cell of the embodiment of the present invention. It is a CPT spectrum of the gas cell of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 to 8 show a gas cell and a method of manufacturing the gas cell according to an embodiment of the present invention.
  • the gas cell 10 has a three-layer structure of an upper glass plate 11, a silicon wafer 12, and a lower glass plate 13.
  • the upper glass plate 11 and the lower glass plate 13 are made of Tempax glass.
  • the upper glass plate 11, the silicon wafer 12, and the lower glass plate 13 have a thickness of 0.3 mm, 0.2 mm, and 1 mm, respectively.
  • the gas cell 10 processes the upper glass plate 11, the silicon wafer 12 and the lower glass plate 13, and has a reflection space 14 and a storage space 15 between the upper glass plate 11 and the lower glass plate 13. . Further, the gas cell 10 has an incident / emitted light reflection surface 16 and an in-plane reflection portion 17 provided inside the reflection space 14, and an alkali metal dispenser 18 inside the storage space 15.
  • the reflection space 14 and the storage space 15 are formed to penetrate the silicon wafer 12.
  • the reflection space 14 and the storage space 15 are arranged side by side along the surface of the silicon wafer 12 and are provided so as to be mutually ventilable. Further, the reflection space 14 and the storage space 15 are sealed from the outside of the gas cell 10.
  • the reflection space 14 and the storage space 15 have a rectangular outer shape in a plan view, and the reflection space 14 is on one long side and the storage space 15 is on the other long side. It is provided in.
  • the boundary of the reflection space 14 with the storage space 15 in a plan view protrudes in a mountain shape on the side of the storage space 15, the top of the mountain shape is parallel to the long side, and the mountain hem is on the long side. In contrast, it forms 45 degrees.
  • the incident / emitted light reflection surface 16 forms one long side of the reflection space 14, has an angle of 45 degrees with the surface of the silicon wafer 12, and is inside the reflection space 14 and the upper glass plate 11. It is provided so that it faces the side of.
  • the in-plane reflecting portion 17 has a first reflecting surface 17a that forms one skirt portion in plan view and a second reflecting surface 17b that forms the other skirt portion in plan view.
  • the first reflection surface 17a and the second reflection surface 17b are provided in a state of forming an angle of 90 degrees with the surface of the silicon wafer 12 and facing the inside of the reflection space 14.
  • the incident / emitted light reflecting surface 16 forms an incident light reflecting surface and an outgoing light reflecting surface.
  • the alkali metal dispenser 18 can release the alkali metal atoms by heating and is installed inside the storage space 15.
  • the alkali metal dispenser 18 may be any dispenser such as a Cs or Rb dispenser as long as it releases an alkali metal atom.
  • the alkali metal dispenser 18 comprises an Rb dispenser.
  • the gas cell 10 is configured to seal a gas containing an alkali metal atom (Rb) inside the storage space 15 and the reflection space 14 by the alkali metal atom discharged from the alkali metal dispenser 18.
  • incident light that is incident on the upper surface of the upper glass plate 11 in a direction perpendicular to the surface of the silicon wafer 12 is reflected by the incident / emitted light reflecting surface 16 and is bent by 90 degrees. It is provided so as to enter the plane of the optical path parallel to the surface of the wafer 12 and face the first reflecting surface 17 a of the in-plane reflecting portion 17. Further, in the gas cell 10, the reflected light of the incident light from the incoming / outgoing light reflecting surface 16 is reflected by the first reflecting surface 17a of the in-plane reflecting portion 17 and is bent 90 degrees in the optical path plane, so that the in-plane reflecting portion 17 has a curved surface.
  • the gas cell 10 is provided so that the reflected light from the first reflecting surface 17a is reflected by the second reflecting surface 17b of the in-plane reflecting portion 17, bends 90 degrees in the optical path plane, and goes toward the incident / emitted light reflecting surface 16.
  • the reflected light of the incident light reflected by the incident / emitted light reflecting surface 16 and the reflected light from the second reflecting surface 17b incident on the incident / emitted light reflecting surface 16 have opposite traveling directions to each other. It is designed to be parallel.
  • the reflected light from the second reflecting surface 17b is reflected by the incoming / outgoing light reflecting surface 16 and bends by 90 degrees, and goes from the upper glass plate 11 to the outside in a direction perpendicular to the surface of the silicon wafer 12. Is provided so as to emit outgoing light. As a result, the gas cell 10 emits the emitted light in a direction parallel and opposite to the incident direction of the incident light.
  • the incident / emitted light reflecting surface 16 has an elevation angle of 45 degrees from the optical path plane, and the first reflecting surface 17a and the second reflecting surface 17b of the in-plane reflecting portion 17 are perpendicular to the optical path plane. .
  • the optical path length inside the reflection space 14 is about 15 mm.
  • the gas cell 10 is preferably manufactured by the gas cell manufacturing method according to the embodiment of the present invention. That is, in the method for manufacturing a gas cell according to the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2, first, a silicon wafer 12 having a thickness of 200 ⁇ m and an off angle from the (100) plane of 9.74 ° is used (see FIG. 2 (a)), the silicon wafer 12 is thermally oxidized to form a 500 nm SiO 2 film 21 on both surfaces (see FIG. 2B). Next, a resist film 22 was patterned on both surfaces thereof (see FIG. 2C), and the SiO 2 film 21 at the position corresponding to the reflection space was etched using BHF (ultra-high purity buffered hydrofluoric acid). After that, the resist film 22 is removed (see FIG. 2D).
  • BHF ultra-high purity buffered hydrofluoric acid
  • Si is crystal anisotropically etched with respect to the exposed portion of Si (see FIG. 3B). This makes it possible to form the incident / emitted light reflection surface 16 that makes an angle of 45 ° with the surface of the silicon wafer 12.
  • the SiO 2 film 21 is entirely etched and removed using BHF (see FIG. 3C).
  • a resist film 23 is patterned on the exposed surface of the silicon wafer 12 (see FIG. 3E), and deep reactive ion etching (DRIE) is performed (see FIG. 3F). Thereby, the 1st reflective surface 17a and the 2nd reflective surface 17b of the in-plane reflection part 17, the inner wall of the storage space 15, etc. are formed, and the reflection space 14 and the storage space 15 can be formed.
  • the lower glass plate 13 made of Tempax glass having a thickness of 1 ⁇ m, in which recesses were formed at the positions corresponding to the reflection space 14 and the storage space 15, was formed on the silicon wafer 12 by patterning the film resist and sandblasting. After anodic bonding to one surface (see FIG.
  • the gas cell 10 can utilize incident light and emitted light that are substantially perpendicular to the optical path plane, it is easy to design and install an incident light irradiating means, an outgoing light receiving means, and the like. It is not necessary to bend the light and the emitted light with a diffraction grating or the like. Further, even in the reflection space, the light is reflected only by the reflection surface and is not diffracted, so that the reduction of the light intensity can be suppressed. Therefore, the S / N ratio of light as a signal can be increased, and high accuracy can be obtained.
  • the gas cell 10 after the incident light is reflected by the incident / emitted light reflecting surface 16 to enter the optical path plane, it is reflected by the incident / emitted light reflecting surface 16 to emit the emitted light to the outside by the in-plane reflecting portion 17.
  • the light path length can be lengthened by allowing the light to pass through the plane of the light path while being reflected. Thereby, the accuracy can be further improved.
  • the gas cell 10 is easy to design because the angles formed by the incident / emitted light reflection surface 16, the first reflection surface 17a and the second reflection surface 17b of the in-plane reflection portion 17, and the optical path plane are 45 degrees or 90 degrees. is there. Since the gas cell 10 allows light to pass through the optical path plane while being reflected by the in-plane reflecting portion 17, the thickness in the direction perpendicular to the optical path plane can be reduced. Therefore, the installation space in a circuit or the like can be reduced. Further, since the gas cell 10 can emit the outgoing light in a direction parallel to and opposite to the incident direction of the incoming light, the incident window for the incoming light and the output window for the outgoing light are provided on the same side of the gas cell 10. And can be easily mounted on a circuit or the like.
  • the dielectric multilayer film 19 is, for example, an Al 2 O 3 film having a thickness of 20 nm. In this case, the dielectric multilayer film 19 can increase the reflectance of the incident / emitted light reflecting surface 16, the first reflecting surface 17a of the in-plane reflecting portion 17, and the second reflecting surface 17b.
  • the dielectric multilayer film 19 may be formed by a stencil mask after the storage space 15 or on the surface of the silicon wafer 12 where the dielectric multilayer film 19 is not formed. After covering with 24, it can be formed by using vapor deposition or ALD (Atomic Layer Deposition).
  • ALD Advanced Layer Deposition
  • the material of the dielectric multilayer film 19 may collide with the incident / emitted light reflection surface 16, the first reflection surface 17a and the second reflection surface 17b of the in-plane reflection portion 17 at the same angle.
  • the silicon wafer 12 and the lower glass plate 13 are preferably inclined relative to the moving direction of the material of the dielectric multilayer film 19. In the example shown in FIG.
  • the dielectric multilayer film 19 can be formed with almost the same thickness.
  • a metal film that does not react with the alkali metal atoms emitted by the alkali metal dispenser 18 may be provided.
  • the metal film is, for example, a Ti / Pt / Au film or a Ti / Au film whose surface is a Ti layer.
  • the thickness of the Ti / Pt / Au film is, for example, 40/60/100 nm.
  • the thickness of the Ti / Au film is, for example, 20/100 nm.
  • the first reflection surface 17a and the second reflection surface 17b are in contact with each other, and the reflection space 14 may have a pentagonal shape in a plan view.
  • the incident / emitted light reflection surface 16 is divided into an incident light reflection surface 16a and an emission light reflection surface 16b, and the in-plane reflection portion 17 is an incident light reflection surface.
  • the third reflection surface 17c which forms an angle of 90 degrees with the surface of the silicon wafer 12, is provided between the incident light reflection surface 16a and the reflection surface 16a.
  • Light may be provided such that the light is reflected at an acute angle in the order of the first reflection surface 17a, the third reflection surface 17c, and the second reflection surface 17b, and heads toward the emitted light reflection surface 16b.
  • the number of reflections by the in-plane reflecting portion 17 is 3, and the optical path length can be lengthened.
  • the reflection angle at the first reflection surface 17a and the second reflection surface 17b is approximately 90 degrees, and not exactly 90 degrees as shown in FIG. It may be slightly deviated from 90 degrees.
  • the first reflective surface 17a and the second reflective surface 17b may be curved or slightly deviated in the optical path plane due to deep reactive ion etching (DRIE) or the like.
  • DRIE deep reactive ion etching
  • the emitted light from the incident / emitted light reflecting surface 16 can be emitted in the direction perpendicular to the surface of the silicon wafer 12, that is, in the direction parallel and opposite to the incident direction of the incident light.
  • the absorption line of Db line of Rb was measured.
  • the gas cell 10 used is one in which the reflection space 14 and the storage space 15 are vacuum-sealed.
  • the measurement was performed with the gas cell 10 heated to 90 ° C., and a laser having a wavelength range of 795 nm and a diameter of 200 mm was incident from a VCSEL (vertical cavity surface emitting laser) as incident light.
  • the wavelength was changed by modulating the electric current applied to the laser.
  • a photodiode was used to detect the emitted light.
  • the gas cell 10 was covered with permalloy as a magnetic shield.
  • Fig. 7 shows the measurement results of the absorption line. As shown in FIG. 7, each absorption line of Db line of Rb was clearly confirmed. The absorption lines outside ⁇ 2 GHz in FIG. 7 are absorption lines at 87 Rb, and the absorption lines inside ⁇ 2 GHz are absorption lines at 85 Rb.
  • the incident light was frequency-modulated near the CPT (Coherent Population Trapping) resonance frequency of 3.4 GHz, and the CPT spectrum was measured.
  • the same device as in the absorption line measurement was used for the measurement, and the electro-optical modulator was used for the intensity modulation of the incident light.
  • the measurement result of the CPT spectrum is shown in FIG. As shown in FIG. 8, it was confirmed that the width of the dark resonance peak was narrow and the frequency shift was small. The full width at half maximum of the peak was 1.40 MHz.
  • the gas cell 10 can confirm a clear absorption line and has a narrow peak width of the CPT spectrum. Therefore, a highly accurate atomic clock and a highly accurate magnetic sensor capable of measuring biomagnetism generated by heartbeat, brain wave, etc. It can be used for etc.

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Abstract

アルカリ金属原子を含むガスを収納可能に設けられた反射空間（１４）と、その反射空間（１４）の内部に設けられた入射光反射面と平面内反射部（１７）と出射光反射面とを有しており、前記入射光反射面は、外部の所定の方向から入射する入射光を入射光に対して垂直を成す光路平面内に反射するよう光路平面からの仰角が４５度を成しており、前記平面内反射部（１７）は、前記入射光反射面からの反射光を光路平面内で１回または複数回反射させるよう入射光反射面からの反射光を反射する反射面が光路平面に対して垂直を成しており、前記出射光反射面は、前記平面内反射部（１７）からの反射光を光路平面に対して垂直を成す方向に反射して外部に出射光を出射するよう光路平面からの仰角が４５度を成しており、信号としての光のＳ／Ｎ比を大きくすることができ高い精度を有する、ガスセルおよびガスセルの製造方法。

Description

ガスセルおよびガスセルの製造方法
　本発明は、ガスセルおよびガスセルの製造方法に関する。
　従来、原子を密封したガスセルを利用するものとして、その原子が吸収する電磁波の周波数を基準にした高精度な原子時計（例えば、非特許文献１参照）や、その原子の光ポンピングを利用した磁気センサー（例えば、特許文献１参照）などが開発されている。また、これらの装置を小型化するために、ガスセルをＭＥＭＳ技術により作製することも行われている。しかし、ガスセルを小型化すると、ガスセルに入射するレーザー光等の光路長が短くなり、Ｓ／Ｎ比が低下してしまうという問題があった。
　そこで、この問題を解決するために、ガスセル内で、ガスセルの基板面に対して平行な方向にレーザー光を反射させることにより、光路長を伸ばすことができる反射型のガスセルが開発されている（例えば、非特許文献２参照）。このガスセルは、薄く形成することができると共に、レーザー光の入射窓と出力窓をガスセルの同一面上に作製することができるため、回路に実装しやすくなっている。
　また、この反射型のガスセルは、（１００）面で切り出したシリコンウエハを用いて結晶異方性ウエットエッチングすることにより、（１１１）面を形成し、これを反射面として利用している。この（１１１）面は、シリコンウエハの基板面に対して５４．７４°を成しているため、基板面に対して垂直に入射する光を、基板面に対して平行な方向に反射させたり、その反射光を基板面に対して垂直方向に出射させたりするために、回折格子を使用して入射光および出射光を曲げている。
　なお、（１００）面からのオフ角が９．７４°のシリコンウエハを用いて結晶異方性エッチングすることにより、シリコンウエハの表面に対して４５°の面を作製する方法が知られている（例えば、非特許文献３参照）。
特許第５７８６５４６号公報
　非特許文献２に記載の反射型のガスセルは、回折格子で光が回折する際に、光の強度が低下するため、信号としての光のＳ／Ｎ比が小さくなり、精度が低下してしまうという課題があった。
　本発明は、このような課題に着目してなされたもので、信号としての光のＳ／Ｎ比を大きくすることができ、高い精度を有するガスセルおよびガスセルの製造方法を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明に係るガスセルは、アルカリ金属原子を含むガスを収納可能に設けられた反射空間と、前記反射空間の内部に設けられた入射光反射面と平面内反射部と出射光反射面とを有し、前記入射光反射面は、外部の所定の方向から入射する入射光を、前記入射光に対してほぼ垂直を成す光路平面内に反射するよう、記光路平面からの仰角がほぼ４５度を成しており、前記平面内反射部は、前記入射光反射面からの反射光を前記光路平面内で１回または複数回反射させるよう、前記入射光反射面からの反射光を反射する反射面が、前記光路平面に対してほぼ垂直を成しており、前記出射光反射面は、前記平面内反射部からの反射光を前記光路平面に対してほぼ垂直を成す方向に反射して、外部に出射光を出射するよう、前記光路平面からの仰角がほぼ４５度を成していることを特徴とする。
　本発明に係るガスセルは、光路平面に対してほぼ垂直な方向を成す入射光および出射光を利用することができるため、入射光の照射手段や出射光の受光手段等の設計や設置が容易であり、入射光および出射光を回折格子等で曲げる必要もない。また、反射空間内でも、光は反射面で反射するのみで、回折したりしないため、光の強度の低下を抑えることができる。このため、信号としての光のＳ／Ｎ比を大きくすることができ、高い精度が得られる。また、本発明に係るガスセルは、入射光を入射光反射面で反射させて光路平面内に入れてから、出射光反射面で反射させて出射光を外部に出射させるまで、平面内反射部で反射させながら光路平面内に光を通すことにより、光路長を長くすることができる。これにより、さらに精度を高めることができる。
　本発明に係るガスセルは、平面内反射部で反射させながら光路平面内に光を通すため、光路平面に対して垂直方向の厚みを小さくすることができる。このため、回路などでの設置スペースを小さくすることができる。また、本発明に係るガスセルは、入射光反射面、出射光反射面、入射光反射面の反射面、および光路平面の互いに成す角度が、ほぼ４５度や９０度になるため、設計が容易である。
　本発明に係るガスセルで、平面内反射部での反射回数はいくつであってもよいが、光路長を長くするためには、反射回数は多い方がよい。また、アルカリ金属原子は、いかなるものであってもよく、例えば、ＣｓまたはＲｂである。また、より精度を高めるために、反射空間は密封されていることが好ましい。
　本発明に係るガスセルで、前記出射光反射面は、前記入射光の入射方向に対して平行かつ逆方向に、前記出射光を出射するよう設けられていることが好ましい。この場合、入射光の入射窓と、出射光の出力窓とを、ガスセルの同じ側に作製することができるため、回路などへの実装が容易である。
　本発明に係るガスセルで、前記入射光反射面および前記出射光反射面は、同じ一つの平面から成り、前記平面内反射部は、前記入射光反射面で反射された反射光と、前記出射光反射面に入射する反射光とが、進行方向が逆向きで互いに平行を成すよう設けられていてもよい。この場合、入射光の入射方向に対して平行かつ逆方向に、出射光を出射することができる。また、この場合、前記平面内反射部は、前記入射光反射面で反射された反射光を反射して、その進行方向を９０度曲げるよう設けられた第１反射面と、前記第１反射面で反射された反射光を反射して、その進行方向を９０度曲げるよう設けられた第２反射面とを有することが好ましい。
　本発明に係るガスセルで、前記入射光反射面、前記入射光反射面からの反射光を反射する前記平面内反射部の反射面、および前記出射光反射面は、誘電体多層膜または前記アルカリ金属原子と反応しない金属膜で覆われていてもよい。誘電体多層膜で覆う場合、各反射面の反射率を高くすることができる。また、金属膜で覆う場合、各反射面を保護することができる。金属膜は、例えば、表面がＴｉ層から成るＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜またはＴｉ／Ａｕ膜である。
　本発明に係るガスセルは、前記反射空間と通気可能に設けられ、前記アルカリ金属原子を放出可能なアルカリ金属ディスペンサーを収納した収納空間を有することが好ましい。この場合、収納空間に収納されたアルカリ金属ディスペンサーから放出されたアルカリ金属原子を、反射空間の内部に供給することができる。なお、反射空間および収納空間は、密封されていることが好ましい。
　本発明に係るガスセルの製造方法は、本発明に係るガスセルを製造するガスセルの製造方法であって、板状のシリコンを結晶異方性エッチングして、前記入射光反射面と前記出射光反射面とを形成するとともに、前記シリコンを深掘り反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）して、前記入射光反射面からの反射光を反射する前記平面内反射部の反射面を形成することを特徴とする。
　本発明に係るガスセルの製造方法は、本発明に係るガスセルを比較的容易かつ正確に製造することができる。本発明に係るガスセルの製造方法で、前記シリコンは、（１００）面からのオフ角が９．７４°のシリコンウエハから成ることが好ましい。この場合、結晶異方性エッチングにより、シリコンウエハの表面に対して４５°の面を作製することができる。これにより、光路平面をシリコンウエハの表面に平行な面とし、入射光反射面と出射光反射面とが、光路平面からの仰角が４５度になるよう形成することができる。
　また、本発明に係るガスセルの製造方法は、前記結晶異方性エッチングおよび前記深掘り反応性イオンエッチングの後、１０００℃以上の温度で水素アニールを行うことが好ましい。この場合、熱処理工程により、シリコンの表面流動が生じ、エッチングにより形成された入射光反射面、出射光反射面および平面内反射部の反射面を、平坦にすることができる。
　本発明に係るガスセルの製造方法は、前記結晶異方性エッチングおよび前記深掘り反応性イオンエッチングの後、または、前記水素アニールの後、前記入射光反射面、前記出射光反射面、および、前記平面内反射部の反射面に、蒸着により、誘電体多層膜または前記アルカリ金属原子と反応しない金属膜を形成してもよい。また、この場合、蒸着材料が前記入射光反射面、前記出射光反射面、および、前記平面内反射部の反射面に、同じ角度で衝突するよう、前記蒸着を行うことが好ましい。これにより、各反射面に同時に、ほぼ同じ厚さで誘電体多層膜または金属膜を形成することができる。
　また、本発明に係るガスセルの製造方法は、前記入射光反射面と前記出射光反射面と前記平面内反射部の反射面とを形成した後、または、前記誘電体多層膜を形成した後、１対のガラス板で前記シリコンを挟んで前記反射空間を密封することが好ましい。また、収納空間を有する場合には、反射空間と共に、収納空間も密封することが好ましい。これらの場合、より高精度のガスセルを製造することができる。
　本発明によれば、信号としての光のＳ／Ｎ比を大きくすることができ、高い精度を有するガスセルおよびガスセルの製造方法を提供することができる。
本発明の実施の形態のガスセルを示す（ａ）平面図、（ｂ）　（ａ）のＡ－Ａ’端面図である。 （ａ）～（ｄ）本発明の実施の形態のガスセルの製造方法を示す端面図である。 本発明の実施の形態のガスセルの製造方法を示す（ａ）平面図、（ｂ）および（ｃ）　（ａ）のＡ－Ａ’端面図、（ｄ）底面図、（ｅ）および（ｆ）　（ｄ）のＡ－Ａ’端面図である。 本発明の実施の形態のガスセルの製造方法を示す（ａ）平面図、（ｂ）および（ｃ）　（ａ）のＡ－Ａ’端面図、（ｄ）平面図、（ｅ）　（ｄ）のＡ－Ａ’端面図である。 （ａ）本発明の実施の形態のガスセルの変形例を示す端面図、（ｂ）　（ａ）に示すガスセルの製造方法を示す端面図である。 本発明の実施の形態のガスセルの、シリコンウエハに形成された反射空間を示す（ａ）反射空間が五角形を成す変形例の平面図、（ｂ）平面内反射部での反射回数が３回の変形例の平面図、（ｃ）第１反射面および第２反射面での反射角度が９０度からややずれたときの変形例の平面図、（ｄ）　（ｃ）の第２反射面を拡大した平面図である。 本発明の実施の形態のガスセルの、ＲｂのＤ１線の吸収スペクトルである。 本発明の実施の形態のガスセルの、ＣＰＴスペクトルである。
　以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
　図１乃至図８は、本発明の実施の形態のガスセルおよびガスセルの製造方法を示している。
　図１に示すように、ガスセル１０は、上部ガラス板１１とシリコンウエハ１２と下部ガラス板１３の三層構造を成している。図１に示す具体的な一例では、上部ガラス板１１および下部ガラス板１３は、テンパックスガラスから成っている。また、上部ガラス板１１、シリコンウエハ１２、および下部ガラス板１３は、それぞれ厚みが0.3 mm、0.2 mm、1 mmである。
　また、ガスセル１０は、上部ガラス板１１、シリコンウエハ１２および下部ガラス板１３を加工して、上部ガラス板１１と下部ガラス板１３との間に反射空間１４と収納空間１５とを有している。また、ガスセル１０は、反射空間１４の内部に設けられた入出射光反射面１６と平面内反射部１７とを有し、収納空間１５の内部にアルカリ金属ディスペンサー１８を有している。
　図１（ｂ）に示すように、反射空間１４および収納空間１５は、シリコンウエハ１２を貫通して形成されている。反射空間１４および収納空間１５は、シリコンウエハ１２の表面に沿って並んで配置され、互いに通気可能に設けられている。また、反射空間１４および収納空間１５は、ガスセル１０の外部に対して密封されている。図１（ａ）に示すように、反射空間１４および収納空間１５は、平面視の外形が矩形状を成し、反射空間１４が一方の長辺側に、収納空間１５が他方の長辺側に設けられている。反射空間１４は、平面視での収納空間１５との境界線が、収納空間１５側に山型に突出しており、その山型の頂部が長辺と平行を成し、山裾部が長辺に対して４５度を成している。
　図１に示すように、入出射光反射面１６は、反射空間１４の一方の長辺を成し、シリコンウエハ１２の表面との成す角が４５度で、反射空間１４の内側かつ上部ガラス板１１の側に向いた状態で設けられている。平面内反射部１７は、平面視での一方の山裾部を成す第１反射面１７ａと、平面視での他方の山裾部を成す第２反射面１７ｂとを有している。第１反射面１７ａおよび第２反射面１７ｂは、シリコンウエハ１２の表面との成す角が９０度で、反射空間１４の内側に向いた状態で設けられている。なお、入出射光反射面１６が、入射光反射面および出射光反射面を成している。
　アルカリ金属ディスペンサー１８は、加熱することによりアルカリ金属原子を放出可能であり、収納空間１５の内部に設置されている。アルカリ金属ディスペンサー１８は、アルカリ金属原子を放出するものであれば、ＣｓやＲｂ等のディスペンサーなど、いかなるものであってもよい。図１に示す具体的な一例では、アルカリ金属ディスペンサー１８は、Ｒｂのディスペンサーから成っている。ガスセル１０は、アルカリ金属ディスペンサー１８から放出されるアルカリ金属原子により、収納空間１５および反射空間１４の内部に、アルカリ金属原子（Ｒｂ）を含むガスを密封するようになっている。
　図１に示すように、ガスセル１０は、上部ガラス板１１の上方から、シリコンウエハ１２の表面に対して垂直方向に入射する入射光が、入出射光反射面１６で反射して９０度曲がり、シリコンウエハ１２の表面に平行な光路平面内に入って、平面内反射部１７の第１反射面１７ａに向かうよう設けられている。また、ガスセル１０は、入出射光反射面１６からの入射光の反射光が、平面内反射部１７の第１反射面１７ａで反射して、光路平面内で９０度曲がり、平面内反射部１７の第２反射面１７ｂに向かうよう設けられている。また、ガスセル１０は、第１反射面１７ａからの反射光が、平面内反射部１７の第２反射面１７ｂで反射して、光路平面内で９０度曲がり、入出射光反射面１６に向かうよう設けられている。これにより、ガスセル１０は、入出射光反射面１６で反射された入射光の反射光と、入出射光反射面１６に入射する第２反射面１７ｂからの反射光とが、進行方向が逆向きで互いに平行を成すようになっている。また、ガスセル１０は、第２反射面１７ｂからの反射光が、入出射光反射面１６で反射して９０度曲がり、上部ガラス板１１から外部に向かって、シリコンウエハ１２の表面に対して垂直方向に出射光を出射するよう設けられている。これにより、ガスセル１０は、入射光の入射方向に対して平行かつ逆方向に、出射光が出射するようになっている。なお、入出射光反射面１６は、光路平面からの仰角が４５度であり、平面内反射部１７の第１反射面１７ａおよび第２反射面１７ｂは、光路平面に対して垂直を成している。図１に示す具体的な一例では、反射空間１４の内部での光路長は、約１５ｍｍである。
　ガスセル１０は、本発明の実施の形態のガスセルの製造方法により、好適に製造される。すなわち、本発明の実施の形態のガスセルの製造方法は、図２に示すように、まず、厚みが２００μｍで、（１００）面からのオフ角が９．７４°のシリコンウエハ１２を用い（図２（ａ）参照）、そのシリコンウエハ１２を熱酸化して、両側の表面に５００ｎｍのＳｉＯ２膜２１を形成する（図２（ｂ）参照）。次に、その両面に、レジスト膜２２をパターニングし（図２（ｃ）参照）、ＢＨＦ（超高純度バッファードフッ酸）を用いて、反射空間に対応する位置のＳｉＯ２膜２１をエッチングした後、レジスト膜２２を取り除く（図２（ｄ）参照）。
　次に、水酸化カリウム水溶液（ＫＯＨ）を用いて、Ｓｉが露出した部分について、Ｓｉを結晶異方性エッチングする（図３（ｂ）参照）。これにより、シリコンウエハ１２の表面に対して４５°を成す入出射光反射面１６を形成することができる。次に、ＢＨＦを用いてＳｉＯ２膜２１を全てエッチングして除去する（図３（ｃ）参照）。露出したシリコンウエハ１２の表面に、レジスト膜２３をパターニングし（図３（ｅ）参照）、深掘り反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）する（図３（ｆ）参照）。これにより、平面内反射部１７の第１反射面１７ａおよび第２反射面１７ｂや、収納空間１５の内壁などを形成し、反射空間１４および収納空間１５を形成することができる。
　深掘り反応性イオンエッチングの後、１１００℃で３０分間の水素アニールを行う（図４（ｂ）参照）。これにより、シリコンの表面流動が生じ、各エッチングにより形成された入出射光反射面１６、平面内反射部１７の第１反射面１７ａおよび第２反射面１７ｂなどの面を平坦にすることができる。次に、フィルムレジストのパターニングとサンドブラストとを用いて、反射空間１４および収納空間１５に対応する位置に凹部を形成した、厚さ１μｍのテンパックスガラス製の下部ガラス板１３を、シリコンウエハ１２の一方の表面に陽極接合し（図４（ｂ）参照）、収納空間１５にアルカリ金属ディスペンサー１８を収納した後、シリコンウエハ１２の他方の表面に、別のテンパックスガラス製の上部ガラス板１１を陽極接合する（図４（ｃ）参照）。これにより、上部ガラス板１１および下部ガラス板１３でシリコンウエハ１２を挟み、反射空間１４および収納空間１５を密封することができる。密封後、アルカリ金属ディスペンサー１８をＹＡＧレーザー光で活性化し、Ｒｂを発生させる。なお、図１に示すように、上部ガラス板１１および下部ガラス板１３は、それぞれシリコンウエハ１２の反対側の面に接合されていてもよい。こうして、本発明の実施の形態のガスセルの製造方法により、比較的容易かつ正確にガスセル１０を製造することができる。
　ガスセル１０は、光路平面に対してほぼ垂直な方向を成す入射光および出射光を利用することができるため、入射光の照射手段や出射光の受光手段等の設計や設置が容易であり、入射光および出射光を回折格子等で曲げる必要もない。また、反射空間内でも、光は反射面で反射するのみで、回折したりしないため、光の強度の低下を抑えることができる。このため、信号としての光のＳ／Ｎ比を大きくすることができ、高い精度が得られる。また、ガスセル１０は、入射光を入出射光反射面１６で反射させて光路平面内に入れてから、入出射光反射面１６で反射させて出射光を外部に出射させるまで、平面内反射部１７で反射させながら光路平面内に光を通すことにより、光路長を長くすることができる。これにより、さらに精度を高めることができる。
　ガスセル１０は、入出射光反射面１６、平面内反射部１７の第１反射面１７ａおよび第２反射面１７ｂ、ならびに光路平面の互いに成す角度が、４５度や９０度になるため、設計が容易である。ガスセル１０は、平面内反射部１７で反射させながら光路平面内に光を通すため、光路平面に対して垂直方向の厚みを小さくすることができる。このため、回路などでの設置スペースを小さくすることができる。また、ガスセル１０は、入射光の入射方向に対して平行かつ逆方向に、出射光を出射することができるため、入射光の入射窓と、出射光の出力窓とを、ガスセル１０の同じ側に作製することができ、回路などへの実装が容易である。
　なお、図５（ａ）に示すように、ガスセル１０は、少なくとも入出射光反射面１６、平面内反射部１７の第１反射面１７ａおよび第２反射面１７ｂが、誘電体多層膜１９で覆われていてもよい。誘電体多層膜１９は、例えば、２０ｎｍの厚みを有するＡｌ２Ｏ３膜である。この場合、誘電体多層膜１９により、入出射光反射面１６、平面内反射部１７の第１反射面１７ａおよび第２反射面１７ｂの反射率を高くすることができる。
　誘電体多層膜１９は、例えば、図５（ｂ）に示すように、図４（ｃ）の後に、収納空間１５やシリコンウエハ１２の表面の誘電体多層膜１９を形成しない部分を、ステンシルマスク２４で覆ったのち、蒸着やＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）などを利用することにより形成することができる。また、蒸着やＡＬＤを行う際には、誘電体多層膜１９の材料が入出射光反射面１６、平面内反射部１７の第１反射面１７ａおよび第２反射面１７ｂに、同じ角度で衝突するよう、誘電体多層膜１９の材料の移動方向に対して、シリコンウエハ１２や下部ガラス板１３を相対的に傾けることが好ましい。図５（ｂ）に示す一例では、入出射光反射面１６と光路平面との交線に沿った軸を中心として、誘電体多層膜１９の材料の移動方向と入出射光反射面１６との成す角度が７１．５度になるよう、誘電体多層膜１９の材料の移動方向に対して、シリコンウエハ１２や下部ガラス板１３を相対的に傾けている。これにより、誘電体多層膜１９の材料の移動方向と、平面内反射部１７の第１反射面１７ａおよび第２反射面１７ｂとの成す角度も７１．５度になるため、各反射面に同時に、ほぼ同じ厚さで誘電体多層膜１９を形成することができる。
　なお、誘電体多層膜１９の代わりに、アルカリ金属ディスペンサー１８が放出するアルカリ金属原子と反応しない金属膜が設けられていてもよい。金属膜は、例えば、表面がＴｉ層から成るＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜またはＴｉ／Ａｕ膜である。Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜の厚みは、例えば、４０／６０／１００ｎｍである。また、Ｔｉ／Ａｕ膜の厚みは、例えば、２０／１００ｎｍである。この場合、入出射光反射面１６、平面内反射部１７の第１反射面１７ａおよび第２反射面１７ｂを保護することができる。
　また、図６（ａ）に示すように、ガスセル１０は、第１反射面１７ａと第２反射面１７ｂとが接しており、反射空間１４が平面視で五角形を成していてもよい。また、図６（ｂ）に示すように、ガスセル１０は、入出射光反射面１６が入射光反射面１６ａと出射光反射面１６ｂとに分かれており、平面内反射部１７が、入射光反射面１６ａと出射光反射面１６ｂとの間に、シリコンウエハ１２の表面との成す角が９０度を成す第３反射面１７ｃを有しており、入射光反射面１６ａから光路平面内に入った反射光が、第１反射面１７ａ、第３反射面１７ｃ、第２反射面１７ｂの順にそれぞれ鋭角に反射して、出射光反射面１６ｂに向かうよう設けられていてもよい。この場合、平面内反射部１７での反射回数が３回となり、光路長を長くすることができる。
　また、図６（ｃ）に示すように、ガスセル１０は、第１反射面１７ａおよび第２反射面１７ｂでの反射角度がほぼ９０度であり、図１のように正確に９０度ではなく、９０度からややずれていてもよい。図６（ｄ）に示すように、深掘り反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）等により、第１反射面１７ａおよび第２反射面１７ｂが、光路平面内で湾曲したり傾きがややずれたりすることがあるが、その場合でも、入出射光反射面１６からの出射光を、シリコンウエハ１２の表面に対して垂直方向、すなわち、入射光の入射方向に対して平行かつ逆方向に出射することができる。
　図１に示すガスセル１０を用いて、ＲｂのＤ１線の吸収線を測定した。なお、使用するガスセル１０は、反射空間１４および収納空間１５を真空封止したものである。測定は、ガスセル１０を９０℃に加熱した状態で行い、入射光として、VCSEL（垂直共振器面発光レーザ）から、795 nmの波長域を有し、直径が200 mmのレーザーを入射した。測定では、レーザーに加える電流を変調させて波長を変化させた。また、出射光の検出には、フォトダイオードを用いた。また、磁場の外乱を防ぐため、磁気シールドとして、パーマロイでガスセル１０を覆った。
　吸収線の測定結果を、図７に示す。図７に示すように、ＲｂのＤ１線の各吸収線が明瞭に確認された。図７中の±２ＧＨｚより外側の吸収線は、８７Ｒｂの吸収線であり、±２ＧＨｚの内側の吸収線は、８５Ｒｂの吸収線である。
　次に、入射光を、3.4 GHzのCPT（Coherent Population Trapping）共鳴周波数近傍で周波数変調させて、ＣＰＴスペクトルの測定を行った。測定には、吸収線測定と同じ装置を使用し、入射光の強度変調には、電気光学変調器を用いた。ＣＰＴスペクトルの測定結果を、図８に示す。図８に示すように、暗共鳴（Dark resonance）のピークの幅が狭く、周波数シフトが少ないことが確認された。ピークの半値幅は、１．４０ＭＨｚであった。
　このように、ガスセル１０は、明瞭な吸収線を確認でき、ＣＰＴスペクトルのピーク幅が狭いため、高精度の原子時計や、心拍や脳波などにより発生する生体磁気を測定可能な高精度の磁気センサー等に利用することができる。
　１０　ガスセル
　１１　上部ガラス板
　１２　シリコンウエハ
　１３　下部ガラス板
　１４　反射空間
　１５　収納空間
　１６　入出射光反射面
　１７　平面内反射部
　　１７ａ　第１反射面
　　１７ｂ　第２反射面
　１８　アルカリ金属ディスペンサー
　１９　誘電体多層膜
 
　２１　ＳｉＯ２膜
　２２、２３　レジスト膜
　２４　ステンシルマスク
 
　　１６ａ　入射光反射面
　　１６ｂ　出射光反射面
　　１７ｃ　第３反射面

Claims (14)

  1. 　アルカリ金属原子を含むガスを収納可能に設けられた反射空間と、
    　前記反射空間の内部に設けられた入射光反射面と平面内反射部と出射光反射面とを有し、
    　前記入射光反射面は、外部の所定の方向から入射する入射光を、前記入射光に対してほぼ垂直を成す光路平面内に反射するよう、記光路平面からの仰角がほぼ４５度を成しており、
    　前記平面内反射部は、前記入射光反射面からの反射光を前記光路平面内で１回または複数回反射させるよう、前記入射光反射面からの反射光を反射する反射面が、前記光路平面に対してほぼ垂直を成しており、
    　前記出射光反射面は、前記平面内反射部からの反射光を前記光路平面に対してほぼ垂直を成す方向に反射して、外部に出射光を出射するよう、前記光路平面からの仰角がほぼ４５度を成していることを
    　特徴とするガスセル。
  2. 　前記出射光反射面は、前記入射光の入射方向に対して平行かつ逆方向に、前記出射光を出射するよう設けられていることを特徴とする請求項１記載のガスセル。
  3. 　前記入射光反射面および前記出射光反射面は、同じ一つの平面から成り、
    　前記平面内反射部は、前記入射光反射面で反射された反射光と、前記出射光反射面に入射する反射光とが、進行方向が逆向きで互いに平行を成すよう設けられていることを
    　特徴とする請求項１または２記載のガスセル。
  4. 　前記平面内反射部は、前記入射光反射面で反射された反射光を反射して、その進行方向を９０度曲げるよう設けられた第１反射面と、前記第１反射面で反射された反射光を反射して、その進行方向を９０度曲げるよう設けられた第２反射面とを有することを特徴とする請求項３記載のガスセル。
  5. 　前記入射光反射面、前記入射光反射面からの反射光を反射する前記平面内反射部の反射面、および前記出射光反射面は、誘電体多層膜で覆われていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のガスセル。
  6. 　前記アルカリ金属原子は、ＣｓまたはＲｂであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のガスセル。
  7. 　前記反射空間は密封されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のガスセル。
  8. 　前記反射空間と通気可能に設けられ、前記アルカリ金属原子を放出可能なアルカリ金属ディスペンサーを収納した収納空間を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のガスセル。
  9. 　請求項１乃至８のいずれか１項に記載のガスセルを製造するガスセルの製造方法であって、
    　板状のシリコンを結晶異方性エッチングして、前記入射光反射面と前記出射光反射面とを形成するとともに、前記シリコンを深掘り反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）して、前記入射光反射面からの反射光を反射する前記平面内反射部の反射面を形成することを特徴とするガスセルの製造方法。
  10. 　前記シリコンは、（１００）面からのオフ角が９．７４°のシリコンウエハから成ることを特徴とする請求項９記載のガスセルの製造方法。
  11. 　前記結晶異方性エッチングおよび前記深掘り反応性イオンエッチングの後、１０００℃以上の温度で水素アニールを行うことを特徴とする請求項９または１０記載のガスセルの製造方法。
  12. 　前記結晶異方性エッチングおよび前記深掘り反応性イオンエッチングの後、または、前記水素アニールの後、前記入射光反射面、前記出射光反射面、および、前記平面内反射部の反射面に、蒸着により、誘電体多層膜を形成することを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載のガスセルの製造方法。
  13. 　蒸着材料が前記入射光反射面、前記出射光反射面、および、前記平面内反射部の反射面に、同じ角度で衝突するよう、前記蒸着を行うことを特徴とする請求項１２記載のガスセルの製造方法。
  14. 　前記入射光反射面と前記出射光反射面と前記平面内反射部の反射面とを形成した後、または、前記誘電体多層膜を形成した後、１対のガラス板で前記シリコンを挟んで前記反射空間を密封することを特徴とする請求項９乃至１３のいずれか１項に記載のガスセルの製造方法。
     
     
     
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