超表面是一种二维的,亚波长尺寸的电磁人工材料,可以实现对电磁波偏振、振幅、相位等特性的有效操控。透射型金属超表面由于欧姆损耗,在可见光与近红外波段的效率很低。介质惠更斯超表面能克服欧姆损耗的问题,实现更高的反射/透射效率。但目前基于相位操控的透射型超表面主要是通过改变纳米结构的高度来更进一步地提高超表面的效率,这大大增加了加工的难度。因此,为了提高超表面的相位操控和透射效率,本文基于近红外830nm提出了一种非周期性的惠更斯超表面结构。本论文使用时域有限差分法(Finite-Difference Time-Domain,FDTD),针对超透镜效率等问题展开了一系列的研究。具体研究内容如下:1.构建几何模型,依据硅、二氧化硅的材料参数,利用结构的散射参数,分析纳米结构尺寸与偶极子共振的规律,设计出具有0-2π全相空间范围内高透过率的超原子库,并对其中的超原子完成特性分析(电/磁极化率、Q因子、误差分析);2.根据相位函数设计相应的超表面结构(光束偏转、超透镜、二次透镜),在830nm,对于光束偏转元件,实现了光束的偏转,偏转角度与理论值一致,效率也高于周期性结构的超表面元件;对非周期性超透镜分析了焦距f、口径D、F数对透镜性能(功率、效率、焦斑尺寸、焦距误差等)的影响以及与周期性超透镜结构的对比;为了实现大角度光束的聚焦,研究了二次透镜的基本原理,分析了二次超透镜特性的影响因素以及验证了其“复眼”特性;3.根据版图设计软件完成了对超透镜结构的设计,结合电子束光刻技术完成样品的加工,设计聚焦光路,并实现了透镜聚焦的功能,分析了聚焦光斑强度、尺寸大小与透镜参数的关系。