信息科技的迅速发展让这个世界日新月异,人类智慧的结晶渗透于生产生活的方方面面,而各类光电信息设备也正一步步趋向于一体化,微型化,集成化。对于光学器件而言,从原先的庞大笨重,到不断突破传统工艺和物理极限,一些超越自然材料性质的人为设计纳米亚波长微结构—超表面应运而生。超表面,一定意义上可以称之为超材料的二维形式,它凭借自己独特的优势,成为相关研究领域的热点。传统的均匀介质透镜,通常利用其特殊的球面结构对出射的电磁波进行操控。超表面透镜巧妙地融合了超表面结构的优势于透镜,使透镜的研究进入了一个崭新的阶段。与金属天线超表面透镜相比,介质超表面透镜在光学波段有更好的光学特性,具有更小的欧姆损耗,更具有优越性。本文主要在圆偏振光学的前提下,基于不同材料、不同形状的纳米天线结构,设计了不同光学波段、不同应用场景的介质超表面透镜,具体研究内容如下:1.利用矩形硅纳米天线,通过高度变化对相位进行调控设计了一种工作在近红外波段的透射型全介质超表面透镜。基于谐振相位理论,改变硅纳米天线的几何参数,在^950nm入射波长下实现了矩形硅纳米天线超表面透镜结构的有效聚焦。经过验证,这种结构在^950nm1100nm的近红外波段内焦距基本保持不变,实现了一定波段范围内的宽带消色差效应,且其透射效率可达到^68%。另外,通过调整透镜尺寸,研究了其数值孔径的改变对透镜结构聚焦性能的影响。最后,利用透镜阵列设计了双焦点透镜结构,为多焦点超表面透镜的设计提供了参考。2.采用GaP（磷化镓）椭圆柱形纳米天线,基于Pancharatnam-Berry相位原理,分别设计了工作在可见光波段下的反常折射超表面和高透射效率超表面透镜。利用椭圆柱纳米天线结构的各向异性,通过对纳米单元结构进行不同角度的旋转,改变入射电磁波的偏振状态以调控相位。在波长为^650nm的左旋圆偏振光作为入射电磁波垂直入射的情况下,设计的两种反常折射超表面都可以实现与原理论角度基本一致的角度偏转。同时,在该共振波长下设计的聚焦超表面透镜结构的聚焦性能良好。经仿真结果证明,由这种纳米天线单元组成的超表面结构,透射效率可以达到^96%左右。