对波束的调控,一直以来是人们研究的热点。而用于控制波束波前的传统光学元件因其需要一定的厚度和较大的体积,严重阻碍了现代光学器件向集成化和小型化的方向发展。虽然人工电磁超材料由于其超常的电磁响应特性,可以实现亚波长尺度的电磁波调控,但其结构较为复杂,难以制备,并且也有高损耗和带宽较窄的缺陷。而由三维超材料引申到二维平面的超表面结构克服了以上问题,并因其优异的性能受到了人们广泛的关注。本文主要研究了基于P-B相位调控的悬链线超表面结构。这种超表面结构的单个单元就可以产生0-2π的连续相位变化。不像离散型纳米天线需要离散的相位采样,所以这就极大地简化了结构的设计以及制备的复杂性,对以后的应用具有巨大的优势。并且,悬链线结构可以实现波束偏振态的转化,可以对波束的波前进行有效的调控,同时还具有宽带相位调制特性。本文具体内容包括:1.介绍了超表面结构的研究现状及三种典型的位相调控方法和原理,同时从理论上分析了悬链线超表面结构位相调控的内在机理。2.构建了使得透射光束偏折角度为30°、45°以及60°的悬链线偏折阵列结构,通过仿真模拟分析了其透射场的电场分布以及远场中的辐射方向图。并且通过MATLAB对透射场的数据进行了去共极化处理,所得到的结果充分说明了透射场中的共极化分量没有发生偏折,仍然沿着原来的方向传播,真正发生偏折的是入射波通过悬链线结构后产生的交叉极化波部分。3.利用悬链线结构对入射波束独特的位相调控特性,借助Python设计了圆环形、单螺旋形以及双螺旋形的悬链线超表面结构。通过仿真结果可知,这些结构可以对近红外波段的入射光束进行有效的调控,产生高阶的贝塞尔光束,并且其响应的带宽很宽,在260THz-300THz频率范围内都有良好的调控效果。4.对悬链线结构的交叉极化转换效率进行了详细的研究,通过优化悬链线结构的周期、材料、添加反射层以及增透层的方法,使得悬链结构的交叉极化转换效率从最初的2%提高到19%(理论极限值25%)。最后通过单螺旋的悬链线模型,对本文提出的交叉极化转换效率提升的方法进行了模拟验证。