随着信息化的进步,由于传统的光子学器件受到衍射极限的限制,信息传输质量不佳,人们开始走向了基于广义光学折反射定律的超表面的研究之路。由于线性超表面具有较低的二次谐波效率,而非线性超表面不仅有较高的非线性效率,而且在非线性成像系统和光学处理中具有巨大的潜在应用。所以本人自主设计了两种功能的非线性超表面,即能够实现多焦点聚焦功能的超表面和产生无衍射贝塞尔光束的超表面,在这项工作中,本论文研究的主要内容如下:（1）我们提出了一种基于金-二硫化钨复合结构的新型多聚焦点聚焦的非线性超透镜。对于这种复合非线性的多焦点超透镜,利用金纳米孔阵列充当相位板,二硫化钨单层充当高效的二次谐波（SHG）发射器并增强结构的SHG信号。本文利用了二维材料转移的方法制备了复合超表面,并利用自主搭建的共焦测试显微系统对样品进行测试。实验证明了多聚焦点聚焦的非线性超透镜可以产生三种焦距分别为50μm、100μm和150μm的焦点。当被左旋圆偏振（LCP）基频光激发时,输出的右旋圆偏振（RCP）倍频光会聚焦在两个不同的焦点上。而在RCP入射光的激励下,产生的LCP二次谐波光将聚焦在第三个焦点,这种多焦点聚焦的非线性超表面显示出了焦点小、焦深长和背景噪声低的优点。（2）我们利用同样的原理提出了一种非线性的金属轴棱锥透镜,以产生二次谐波贝塞尔光束。通过设计不同的相位板,该超表面可以在810 nm飞秒激光的激发下,产生倍频的零阶和一阶的无衍射贝塞尔光束。此外,非线性金属轴棱锥透镜的出色性能,例如增强的SHG信号、小的焦点和低噪声,长无衍射距离和半峰全宽（FWHM）的实验结果与理论结果都相互吻合,从而使微型非线性光学器件产生非线性贝塞尔光束成为可能。另外,贝塞尔光束因其无衍射和自重构特性在非线性光学操纵、成像和牵引光束中具有潜在的应用前景。