相较于传统光学透镜,超透镜具有对光的可操纵性强、设计灵活和易于集成化等众多优点。传统光学依赖光路中逐渐积累的相位变化,而基于广义斯涅尔定律的超表面可以实现对电磁波相位、振幅和偏振的任意操控,促进了纳米光学的飞速发展。基于电介质的超表面具有透射率高和亚波长尺度高深宽比的特点,而PB相位可以通过旋转光轴实现对交叉圆偏振光的相位调控,有着单元设计相对简单,器件容易加工等优点。本文主要对两种机理的超表面进行理论和设计研究,并对平面超透镜的加工工艺进行了探索:1、基于电介质的消色差超透镜设计。探究了单个单元对光局部波前的调控作用,并通过有限时域差分(FDTD)进行了单元形状尺寸的设计。依据透镜的相位分布分别设计了两种波长的聚焦透镜,并通过组合的方式实现了两个波长的消色差透镜。通过仿真分析发现对设计波段都具有一定的消色差效果。2、基于PB相位等离子体超透镜设计。对PB相位调控圆偏振光进行了理论分析,探究了矩形孔单元对转换效率的影响以及矩形孔旋转角对交叉偏振光所携带PB相位的关系。依据透镜的相位分布设计了聚焦透镜,基于FDTD的仿真计算表明超透镜的焦距与设计值偏差约为2.5%,焦点半高宽(FWHM)与衍射极限偏差约为2.7%,具有较好的吻合度。3、超表面的加工及实验测试。分别对基于电介质的超透镜、基于PB相位的等离子体超透镜和异常反射式超表面进行了加工尝试。成功制出了 PB相位超透镜和异常反射式超表面;完成了异常反射式超表面的实验测试,测试结果中反射角和入射角之间的关系与理论模型相称。