ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. eISSN 1684-1719. 2025. №12

УДК: 535.325, 53.082.5, 681.785.223.

ИЗМЕРЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРЕЛОМЛЕНИЯ Водорода,
азота и Криптона ПРИ РАЗЛИЧНОМ ДАВЛЕНИИ
ПРИ ПОМОЩИ ВОЛОКОННОГО РЕФРАКТОМЕТРА

Е.И. Долженко, К.А. Томышев, О.В. Бутов

ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН
125009, Москва, ул. Моховая, 11, корп.7

Статья поступила в редакцию 21 октября 2025 г.

Аннотация. В работе представлены результаты измерения показателей преломления водорода, азота и криптона при различном давлении в ближнем ИК-диапазоне (1.35 мкм). Измерения проводились при помощи волоконно-оптического рефрактометра на основе брэгговской решетки, записанной фемтосекундным лазерным излучением. Результаты продемонстрировали монотонный рост показателя преломления с увеличением давления газа с высокой степенью линейности, при этом для более крупных молекул скорость роста была выше. Полученные экспериментальные результаты заполняют энциклопедические пробелы в данных о показателях преломления газов для ближнего инфракрасного диапазона, а также подтверждают перспективность применения фемтосекундных волоконных брэгговских решеток в газовой рефрактометрии.

Ключевые слова: волоконная брэгговская решетка, фемтосекундная запись, волоконный рефрактометр, газовая среда.

Финансирование: Работа была выполнена в рамках государственного задания ИРЭ им. В.А.Котельникова РАН.

Автор для переписки: Долженко Егор Игоревич, dolzhenko@phystech.edu

Литература

1. Долженко Е.И., Томышев К.А., Бутов О.В. Рефрактометрический детектор белков плазмы крови на основе наклонной волоконной брэгговской решетки с функциональным покрытием из антител // Журнал радиоэлектроники. – 2023. – №. 11. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2023.11.27

2. Долженко Е. И., Томышев К. А., Бутов О. В. СЕЛЕКТИВНЫЙ БИОСЕНСОР НА ОСНОВЕ НАКЛОННЫХ ВОЛОКОННЫХ БРЭГГОВСКИХ РЕШЕТОК С ФУНКЦИОНАЛЬНЫМ ПОКРЫТИЕМ //Фотон-экспресс. – 2023. – №. 6 (190). – С. 294-295. https://doi.org/10.24412/2308-6920-2023-6-294-295

3. Albert J., Shao L. Y., Caucheteur C. Tilted fiber Bragg grating sensors //Laser & Photonics Reviews. – 2013. – Т. 7. – №. 1. – С. 83-108. https://doi.org/10.1002/lpor.201100039

4. Marquez-Cruz V., Albert J. High resolution NIR TFBG-assisted biochemical sensors //Journal of Lightwave Technology. – 2015. – Т. 33. – №. 16. – С. 3363-3373. https://doi.org/10.1109/JLT.2015.2431912

5. Kim K. T. et al. Hydrogen sensor based on palladium coated side-polished single-mode fiber //IEEE Sensors Journal. – 2007. – Т. 7. – №. 12. – С. 1767-1771. https://doi.org/10.1109/JSEN.2007.909924

6. Goya K. et al. A fluoride fiber optics in-line sensor for mid-IR spectroscopy based on a side-polished structure //Sensors and Actuators B: Chemical. – 2022. – Т. 351. – С. 130904. https://doi.org/10.1016/j.snb.2021.130904

7. Polynkin P. et al. Evanescent field-based optical fiber sensing device for measuring the refractive index of liquids in microfluidic channels //Optics letters. – 2005. – Т. 30. – №. 11. – С. 1273-1275. https://doi.org/10.1364/OL.30.001273

8. Бутов О. В. и др. Волоконные брэгговские решетки с наклонными штрихами и сенсоры на их основе //Успехи физических наук. – 2022. – Т. 192. – №. 12. – С. 1385-1398. https://doi.org/10.3367/UFNr.2021.09.039070

9. Пржиялковский Д. В., Бутов О. В. Высокоточная запись волоконных брэгговских решеток поточечным методом //Прикладная Фотоника Applied Photonics. – 2022. – С. 50.

10. Taylor R., Hnatovsky C., Simova E. Applications of femtosecond laser induced self‐organized planar nanocracks inside fused silica glass //Laser & Photonics Reviews. – 2008. – Т. 2. – №. 1‐2. – С. 26-46. https://doi.org/10.1002/lpor.200710031

11. Martinez A. et al. Photoinduced modifications in fiber gratings inscribed directly by infrared femtosecond irradiation //IEEE photonics technology letters. – 2006. – Т. 18. – №. 21. – С. 2266-2268. https://doi.org/10.1109/LPT.2006.884883

12. Nishii J. et al. Ultraviolet-radiation-induced chemical reactions through one-and two-photon absorption processes in GeO2–SiO2 glasses //Optics Letters. – 1995. – Т. 20. – №. 10. – С. 1184-1186. https://doi.org/10.1364/OL.20.001184

13. Saito K., Ikushima A. J. Absorption edge in silica glass //Physical Review B. – 2000. – Т. 62. – №. 13. – С. 8584. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.62.8584

14. Томышев К.А., Долженко Е.И., Бутов О.В. Использование брэгговских решеток, записанных импульсным лазерным излучением фемтосекундной длительности, для задач рефрактометрии // Журнал радиоэлектроники. – 2025. – № 11. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2025.11.42

15. Abdukerim N. et al. High-temperature stable fiber Bragg gratings with ultrastrong cladding modes written using the phase mask technique and an infrared femtosecond laser //Optics Letters. – 2020. – Т. 45. – №. 2. – С. 443-446. https://doi.org/10.1364/OL.381111

16. Liu C. et al. Highly localized fiber Bragg gratings with strong cladding mode inscribed by femtosecond laser //IEEE Photonics Technology Letters. – 2022. – Т. 34. – №. 11. – С. 587-590. https://doi.org/10.1364/OL.424581

17. Долженко Е.И., Томышев К.А., Бутов О.В. Волоконные рефрактометры для газовых сред на основе волоконных брэгговских решеток // Труды 10-й Всероссийской Диановской конференции по волоконной оптике (ВКВО-2025). – Пермь: Техносфера, 2025. – С. 319-320. https://doi.org/10.22184/9785948367361.319.321

18. Tomyshev K. et al. Selective fiber optic TFBG-assisted biosensors featuring functional coatings //Sensors and Actuators B: Chemical. – 2023. – Т. 384. – С. 133618. https://doi.org/10.1016/j.snb.2023.133618

19. Dolzhenko E. I., Tomyshev K., Butov O. V. A Poly (vinyl alcohol) Coating Method for a Tilted‐Fiber Bragg‐Grating‐Assisted Fiber Hygrometer //physica status solidi (RRL)–Rapid Research Letters. – 2020. – Т. 14. – №. 12. – С. 2000435. https://doi.org/10.1002/pssr.202000435

20. Guo T. et al. Tilted fiber grating mechanical and biochemical sensors //Optics & Laser Technology. – 2016. – Т. 78. – С. 19-33. https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2015.10.007

21. Vukovic D., Woolsey G. A., Scelsi G. B. Refractivities of SF6 and SOF2 at wavelengths of 632.99 and 1300 nm //Journal of Physics D: Applied Physics. – 1996. – Т. 29. – №. 3. – С. 634. https://doi.org/10.1088/0022-3727/29/3/023

22. Peck E. R., Huang S. Refractivity and dispersion of hydrogen in the visible and near infrared //Journal of the Optical Society of America. – 1977. – Т. 67. – №. 11. – С. 1550-1554. https://doi.org/10.1364/JOSA.67.001550

23. Przhiialkovskii D. V., Butov O. V. High-precision point-by-point fiber Bragg grating inscription //Results in Physics. – 2021. – Т. 30. – С. 104902. http://dx.doi.org/10.1016/j.rinp.2021.104902

24. Peck E. R., Khanna B. N. Dispersion of nitrogen //Journal of the Optical Society of America. – 1966. – Т. 56. – №. 8. – С. 1059-1063. https://doi.org/10.1364/JOSA.56.001059

25. Börzsönyi A. et al. Dispersion measurement of inert gases and gas mixtures at 800 nm //Applied optics. – 2008. – Т. 47. – №. 27. – С. 4856-4863. https://doi.org/10.1364/AO.47.004856

26. Tomyshev K. A. et al. High-precision data analysis for TFBG-assisted refractometer //Sensors and Actuators A: Physical. – 2020. – Т. 308. – С. 112016. https://doi.org/10.1016/j.sna.2020.112016

Для цитирования:

Долженко Е.И., Томышев К.А., Бутов О.В. Измерение показателей преломления водорода, азота и криптона при различном давлении при помощи волоконного рефрактометра. // Журнал радиоэлектроники. – 2025. – №. 12. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2025.12.3