径向偏振光聚焦对粒子捕获、拉曼增强、粒子加速、光学存储以及光学显微分辨率提高有着重要作用。但受到衍射极限的制约,传统方法难以实现远场超分辨纵向光场聚焦。而采用超振荡的方法可以实现超衍射聚焦,并且产生的纵向光场更容易压缩焦斑尺寸,实现超振荡聚焦。本文对径向偏振光二值相位型超振荡聚焦器件进行了研究,在实验上探测到径向偏振光超振荡器件产生的纵向光场聚焦,与仿真结果保持一致。本文主要工作具体如下:①介绍了径向偏振光的应用背景及研究现状,根据研究现状提出了研究目标和研究内容。②介绍了径向偏振光聚焦器件的相关理论及优化设计方法。并推导了径向偏振光传播的矢量角谱传播公式。③采用粒子群算法、径向偏振光矢量角谱传播理论,设计了二值相位型超振荡聚焦器件。设计器件的波长X=632.8nm,焦距为fs=200λ,器件直径d=100λ,数值孔径NA=0.929。在焦距处得到焦斑半高宽为0.378X(239.48nm),峰值强度为39853.4,旁瓣比为19.88%的设计结果。超振荡判据为0.409X(0.38λ/NA),实现了纵向光场超振荡聚焦设计。利用Comsol Multiphysics仿真,完成了设计验证,在焦距fc=200.3X处,焦斑半高宽为0.388λ(245.3nm),峰值强度为11139.1,旁瓣比为24.5%,仿真结果表明该设计也实现了纵向光场超振荡聚焦。并讨论了选择不同的基底材料、改变氮化硅材料的厚度和宽度,对设计的径向偏振光超振荡聚焦器件的聚焦峰值强度,焦斑半高宽,旁瓣比的影响,在10nm加工误差范围内,影响可以忽略。④探索了径向偏振光超振荡聚焦器件制作的加工工艺。搭建了测试光路,实现了对径向偏振光超振荡聚焦器件的测试,并分析了聚焦测试结果。在衍射距离ze=201.4λ±0.88λ处,聚焦焦斑平均半高宽为0.457λ(289nm),旁瓣比为53.6%,峰值强度为5946(counts),衍射极限为0.539X(341.1nm),该器件实验上实现了超分辨聚焦。同时,还讨论了在测试光路系统中,光路对准偏差对器件聚焦后的峰值强度,焦斑半高宽,旁瓣比的影响。发现在焦平面处,入射光非同轴或者非垂直入射时,会使得旁瓣比、半高宽、强度增大,其中对旁瓣比的影响最大。并解释了导致实验测试结果与仿真结果存在差异的可能原因。