Ionização induzida por laser na matéria - gás, cacho, líquido, e sólido - ocorre quando um pulso de laser com intensidade suficiente é focado em um material alvo, criação de elétrons e íons por meio de processos não lineares de interação laser-matéria. A fotoionização é uma forma eficaz de gerar correntes transitórias e radiação eletromagnética cobrindo o espectro de microondas a raios-X.

Na faixa de frequência terahertz (THz), O plasma de ar induzido por laser tornou-se uma das fontes de THz mais populares em laboratórios de pesquisa. A geração de THZ a partir de água líquida - há muito considerada impossível - foi demonstrada com sucesso, com sucesso particular de repetições de pulso de laser visando o fluxo de líquido, portanto, o caos causado pelo pulso anterior não influencia o próximo.

O grupo do professor Xi-Cheng Zhang no Instituto de Óptica da Universidade de Rochester conduz pesquisas de ponta na geração de ondas THz a partir de água líquida. Eles descobriram que a geração de ondas THz a partir de líquidos ionizados envolve processos de fotoionização que diferem significativamente daqueles do ar ou de outros gases. Eles discutem essas diferenças em detalhes em um artigo recente publicado em Fotônica Avançada .

O grupo de Zhang observa que no gás, o pulso mais curto sempre gera o campo THz mais forte, mas em líquidos, a duração de pulso mais longa oferece uma emissão de THz mais forte. Calculando a densidade do elétron, eles descobrem que a maior duração do pulso gera mais elétrons no líquido. De acordo com suas observações, este fenômeno é causado pela colisão de elétrons, que desempenha um papel importante no processo de ionização. Para gases, a vida útil dos elétrons é sempre maior do que a duração do pulso, portanto, o efeito de colisão geralmente não é considerado.

O insight ilumina a influência da duração do pulso óptico na ionização induzida por laser na geração de ondas THz e avança o desenvolvimento de fontes THz de água líquida, rico em aplicações e oportunidades potenciais.