电磁超表面是一种由亚波长结构组成的二维超材料,具有优秀的电磁波操控能力。通过合理地设计每个基本单元的结构以及排布方式,电磁超表面能够对电磁波的振幅、偏振、相位、甚至频率进行任意的调控。近几年来,随着电磁超表面的研究,片上超表面成为了研究热点之一。与调控自由空间光的一般超表面相比,片上超表面对导波模式光直接进行操控。由于对导波模式光具有很好的直接调控能力,片上超表面在下一代超紧凑、小尺寸、低损耗的片上光子集成器件具有重要的意义。本文以片上超表面为研究对象,以实现不同片上功能为目的展开研究。主要内容有两方面:（1）提出并设计了一种片上超表面实现偏振相关的双焦点聚焦以及偏振解复用功能。该片上超表面由氮化硅波导和十字形硅纳米天线阵列组成。在TE00模式和TM00模式同时驱动下,该超表面将它们分别转化为y偏振和x偏振的自由空间光,并聚焦到不同位置的焦点上,从而实现双焦点聚焦和偏振解复用功能。仿真结果表明,工作波长1.55μm的TE00模式焦点的位置为x=2.33μm,z=5.09μm;TM00模式焦点的位置为x=-2.33μm,z=4.80μm,并且偏振消光比超过27 d B。该工作提供了一种新的方式来桥接导波模式光和自由空间光。与针对自由空间光的双焦点聚焦超构透镜相比,本文实现双焦点聚焦的方式更易于片上集成。（2）设计了一种片上超表面实现不对称传输的功能。该片上超表面由金-硅-金三明治结构的相位梯度超表面和氮化硅波导组成,可对不同方向传播的导波模式光提供符号相反的波矢增量。当TE00模式光在正向传输时,TE00模式获得符号为负的波矢增量,因此会被转换为TM10模式光,实现较高透射;在反向传输时,TE00模式光则获得符号为正的波矢增量,因此被转换为表面等离子激元并在超表面内被耗散,由此实现低透射。仿真结果表明,在波长2.45μm处,正向传输时的透射率为47.2%,反向传输时的透射率仅为1.3%,正、反向透射率的对比度为17.83 d B。不对称传输器件在波长2.30~2.55μm范围内具有很好的不对称传输性能,正、反向透射率的对比度大于15 d B。该工作不仅提出了一种易于片上集成的不对称传输器,而且这种正、反向传输中操控导波模式变化的方法对其它片上集成功能（例如:模式转换、表面等离子激元激励等）的器件设计也具有一定的参考价值。