Ionizzazione indotta da laser nella materia:gas, grappolo, liquido, e solido:si verifica quando un impulso laser di intensità sufficiente viene focalizzato su un materiale bersaglio, creazione di elettroni e ioni attraverso processi non lineari di interazione laser-materia. La fotoionizzazione è un modo efficace per generare correnti transitorie e radiazioni elettromagnetiche che coprono lo spettro dalle microonde ai raggi X.

Nella gamma di frequenze terahertz (THz), il plasma ad aria indotto dal laser è diventato una delle sorgenti di THz più popolari nei laboratori di ricerca. La generazione di THZ da acqua liquida, a lungo considerata impossibile, è stata dimostrata con successo, con particolare successo dalle ripetizioni di impulsi laser mirati al liquido che scorre, quindi il caos causato dall'impulso precedente non influenza il successivo.

Il gruppo del professor Xi-Cheng Zhang presso l'Istituto di ottica dell'Università di Rochester conduce ricerche all'avanguardia sulla generazione di onde THz dall'acqua liquida. Scoprono che la generazione di onde THz da liquidi ionizzati comporta processi di fotoionizzazione che differiscono significativamente da quelli dell'aria o di altri gas. Discutono queste differenze in dettaglio in un recente articolo pubblicato su Fotonica avanzata .

Il gruppo di Zhang osserva che nel gas, l'impulso più breve genera sempre il campo THz più forte, ma nei liquidi, la durata dell'impulso più lunga offre una maggiore emissione di THz. Calcolando la densità elettronica, scoprono che la maggiore durata dell'impulso genera più elettroni nel liquido. Secondo le loro osservazioni, questo fenomeno è causato dalla collisione di elettroni, che svolge un ruolo importante nel processo di ionizzazione. Per i gas, la durata degli elettroni è sempre più lunga della durata dell'impulso, quindi l'effetto di collisione generalmente non viene considerato.

L'intuizione illumina l'influenza della durata dell'impulso ottico sulla ionizzazione indotta dal laser nella generazione di onde THz e fa avanzare lo sviluppo di sorgenti THz di acqua liquida, ricco di potenziali applicazioni e opportunità.