Lav terahertz -bølger:Hvorfor væsker foretrækker lange optiske pulser

Laserinduceret ionisering i stof-gas, klynge, væske, og fast - opstår, når en laserpuls med tilstrækkelig intensitet fokuseres i et målmateriale, skabe elektroner og ioner gennem ikke-lineære processer med laser-stof-interaktion. Fotoionisering er en effektiv måde at generere forbigående strømme og elektromagnetisk stråling, der dækker spektret fra mikrobølger til røntgenstråler.

I terahertz (THz) frekvensområdet, laserinduceret luftplasma er blevet en af ​​de mest populære THz-kilder i forskningslaboratorier. THZ -produktion fra flydende vand - længe betragtet som umulig - er med succes blevet demonstreret, med særlig succes fra laserpulsrepetitioner rettet mod flydende væske, så kaos forårsaget af den forrige puls påvirker ikke den næste.

Professor Xi-Cheng Zhangs gruppe ved University of Rochester's Institute of Optics udfører førende forskning i THz-bølgegenerering fra flydende vand. De finder ud af, at THz -bølgedannelse fra ioniserede væsker involverer fotoioniseringsprocesser, der adskiller sig markant fra luft eller andre gasser. De diskuterer disse forskelle detaljeret i en nylig artikel, der blev offentliggjort i Avanceret fotonik .

Zhangs gruppe bemærker, at i gas, den korteste puls genererer altid det stærkeste THz -felt, men i væsker, længere pulsvarighed giver stærkere THz -emission. Ved at beregne elektrontætheden, de finder ud af, at den længere pulsvarighed genererer flere elektroner i væske. Ifølge deres observationer, dette fænomen skyldes kollision af elektroner, som spiller en vigtig rolle i ioniseringsprocessen. For gasser, elektronernes levetid er altid længere end pulsvarigheden, så kollisionseffekten betragtes generelt ikke.

Indsigten belyser indflydelsen af ​​optisk pulsvarighed på laserinduceret ionisering i THz-bølgedannelse og fremmer udviklingen af ​​flydende vand THz-kilder, rig på potentielle applikationer og muligheder.