超透镜,作为超表面的相关应用之一,近年来引起了一股研究热潮,受到了各领域学者的广泛关注。超透镜是由人工设计的纳米单元所构成的二维平面结构,通过改变其几何参数和排列方式,就能够对入射光在亚波长的范围内实现任意相位调制,其灵活的相位调制能力,使超透镜拥有传统的光学透镜所不具备的功能。为了研究超透镜在混色、彩色全息等方面的应用,本论文基于导模共振原理、几何相位原理以及消色差原理设计出了包括消色差超透镜在内的多种超透镜,主要研究内容如下:提出了输出波长可调的高透过率的滤波结构,实现了可见光波段内任意波长的输出。基于导模共振原理,设计了以铝材料作为光栅,二氧化钛材料作为波导层,氧化铝材料作为铝光栅的保护层和二氧化硅材料作为基底层的滤波结构。该结构可以通过调节光栅周期,实现可见光范围内的任意波长光的高透过率输出。设计了三基色的高数值孔径的超透镜,实现了焦点处衍射极限聚焦。在可见光波段下,选择了二氧化钛材料作为超透镜的基本单元,将其依次排列在由二氧化硅材料所构成的基底层上,并优化了单元结构的尺寸。基于几何相位调制原理,通过调节纳米鳍的方位角,实现了0到2π的相位调制深度和0.85的数值孔径。提出了高数值孔径的消色差超透镜,实现了入射的可见光的衍射极限聚焦。将基于导模共振的高透过率的滤波结构与三基色的超透镜相结合,设计了消色差超透镜,实现了三基色光的消色差聚焦。消色差超透镜采用分区结构设计,在不同区域对三基色光进行滤波与聚焦。仿真结果显示该消色差超透镜能实现衍射极限聚焦,其数值孔径为0.85,聚焦效率为34%。