把影院级三维显示“浓缩”到指尖大小，一直是光学工程界的浪漫梦想。然而传统全息投影依赖空间光调制器（SLM）与多片玻璃透镜，体积动辄立方分米级；图像深度被透镜焦距锁死，放大缩小需机械位移，系统复杂得令人望而却步。元全息（meta-holography）虽凭超构表面把厚度压到亚波长级，却长期困在“二维、小尺寸、固定距离”的窠臼，难以满足近眼显示、车载HUD、生物透视等对“大景深＋可变焦”的刚性需求。
为破解上述瓶颈，Wang Di、Huang Qian、Liu Chao等研究者提出“3D Fourier meta-hologram＋电润湿液体透镜”双剑合璧策略，在《Nature Communications》2025年第16卷报道了一款仅6.5 mm×6.5 mm×4.2 mm（0.18 cm³）的三维变焦微投影机。其核心创新有三：
算法层面：首次把分数傅里叶变换（FRFT）引入超构表面编码，用“变换阶数a”而非透镜焦距决定图像深度，从而把传统二维傅里叶全息直接升级为真三维全息。
器件层面：自研有效口径2 mm的电润湿液体透镜，驱动电压0–70 V对应光功率−47.54 m至18.31 m，响应时间68 ms，与超构表面共腔封装，实现“电压调焦—无机械移动”。
系统层面：利用液体透镜连续变焦，把元全息图像放大到≥5 cm、投影距离延伸至分米级，3D景深>6.7 cm，一举刷新“最小体积＋最大景深”纪录。
研究团队首先将三维物体沿深度方向切片为若干二维层，对各层赋予不同变换阶数a；通过FRFT-IFRFT迭代把深度信息写入纯相位分布，最终把2500×2500像素的3D meta-hologram刻录到硅-蓝宝石（SOS）衬底的单晶硅纳米砖阵列（砖长L=160 nm、宽W=80 nm、高H=600 nm，周期p=350 nm）。激光（λ=671 nm）照射后，衍射光场经液体透镜折射，可在6–30 cm范围内连续聚焦，图像大小随投影距离线性增长，实测最小图像0.3 cm，最大超过5 cm，变焦比（ZR）与投射比（TR）均可通过电压实时调控。
多波长实验进一步验证：由于几何相位（Pancharatnam-Berry phase）对波长不敏感，同一超构表面在638 nm、520 nm、450 nm下均实现清晰变焦投影，仅存在可接受的色差。作者还展示了三层光学加密应用：把“Help me”“Thank you”“Stop”三则信息分别编码在a、a、a对应的深度平面，只有施加特定电压U并把屏幕置于匹配距离，才能解密对应图案，其余层保持模糊，从而完成“meta-hologram＋电压密钥”双重保险。
关键技术方法
分数傅里叶变换（FRFT）三维全息编码：用变换阶数a编码深度，突破传统傅里叶面局限。
几何相位超构表面：2500×2500像素硅纳米砖阵列，纯相位调制，宽带消色差。
电润湿液体透镜：自研非水导电液＋低表面张力绝缘液，直壁腔体，2 mm有效口径，−47.54–18.31 m光功率。
共腔集成封装：超构表面与液体透镜间距2 mm，系统体积0.18 cm³。
研究结果
三维变焦投影
用“N”“U”双字母模型验证：当液体透镜焦距从15 cm缩至7 cm，字母“N”成像面由15 cm前移至7 cm，同时“U”从0.7 cm移至0.3 cm，实现6.7 cm连续景深，图像尺寸随距离线性可调。
多波长变焦
红（638 nm）、绿（520 nm）、蓝（450 nm）三色激光分别照射，同一超构表面在13.5 cm与6.0 cm两档焦距下均重建清晰图像，证实系统具备宽带消色差变焦能力。
光学加密与数据存储
三深度加密实验显示，只有匹配电压与屏幕距离才能解密对应图案；改变变换阶数a即可在多平面写入独立信道，理论上可堆叠数十层，实现大容量三维光存储。
性能对比
与现有元全息系统相比，该微投影机同时实现2500×2500高分辨率、≥5 cm图像、>6.7 cm景深、0.18 cm³体积与连续变焦，各项指标均领先（详见原文Table 1）。
结论与讨论
作者提出的FRFT-3Dmeta-hologram框架首次把“深度编码”从透镜焦距中解放出来，使超构表面能够生成真三维光场；而毫米级电润湿液体透镜又赋予该系统“指尖变焦”能力。两者结合，不仅解决了传统全息“大、浅、定”的老大难问题，也为AR/VR近眼显示、车载全息HUD、可穿戴生物医学成像、高安全加密存储等场景提供了轻量化、低功耗、高集成的核心光源。未来若与动态可调超构表面（如电控、光控、相变材料）耦合，有望实现实时刷新三维全息，迈向真正的“空间光场芯片”。
