激光引起的原子和分子电子云畸变是造成物质各种非线性现象的内在原因。探测激光引起的束缚电子动力学过程对于理解物质非线性过程的性质至关重要。在超强极紫外激光中，原子的电子态会被激光场拉伸，形成所谓的亚稳态。过去的二十几年间，很多工作对由于亚稳态的存在导致的原子稳定化现象进行了深入的研究 [1]。但是对于畸变波函数实时测量尚未实现。

近日，来自华中科技大学的周月明、陆培祥教授研究小组针对以上问题提出可以利用阿秒光电子全息干涉方法[2]来探测原子的电子波函数在超强极紫外激光场的畸变过程。图1（a）展示了电子波函数在激光场中绝热演化过程。在激光场的上升沿，原子波函数被激光场拉伸，在下降沿，拉伸的波函数又回复到原子的波函数形状。为了探测这一演化过程，他们引入了一束红外激光脉冲，用来诱导畸变中的电子态发生隧穿电离。如图1（c）所示，隧穿电离产生的直接电离的电子波包和发生散射的电子波包会发生干涉，在动量谱中形成了全息干涉结构。这种全息干涉结构记录了隧穿电子波包的初始位置（如图1（b）所示）。而隧穿电子波包的初始位置依赖于波函数的瞬时形状。因此，通过从全息干涉图样中提取隧穿电子波包的位置，畸变波函数在超强极紫外激光中的演化过程被实时追踪。

图2 从全息干涉图谱中提取的隧穿电离位置y_0和畸变波函数在隧穿出口位置处的极大值y_m。

通过数值求解全维含时薛定谔方程，该工作证明了这一方案的可行性。图2展示由全息干涉图谱中提取的隧穿电离位置y₀与从畸变波函数在隧穿出口位置处分布极大值的位置y_m的对比。这两种结果符合的很好。这表明光电子全息的方法成功地“拍摄“了畸变中的波函数瞬时形态。

图3 在较短的极紫外激光中，由红外光产生的隧穿电离光电子动量分布。

在更短的极紫外激光脉冲中，由于激光包络的快速变化而引起原子电子态的非绝热跃迁过程十分显著。此时红外激光诱导的隧穿电离不仅仅来自于原子的基态，由于非绝热跃迁过程产生电子态对隧穿电离也有贡献。从而，导致光电子的全息干涉谱中出现叉状结构（如图3黑色虚线框所示）。通过分析叉状结构分布的位置，可以获得超强极紫外激光中的非绝热演化过程的信息。

研究团队成功实现了利用阿秒光电子全息干涉方法实时测量超强极紫外激光中原子电子波函数的畸变过程。该工作不仅证明了在超强激光中电子亚稳态的存在，更重要地揭示了在超强极紫外激光中的束缚态电子波波的阿秒演化过程。这对理解束缚态电子在超强激光场中的非线性响应有重要的意义。该研究提出的阿秒光电子全息的方法，可以推广到更复杂的体系中，揭示更复杂体系的电子阿秒动态过程。