超构透镜是一种从一定程度上有望替代光学系统的超构表面器件,随着微纳制造工艺技术地不断成熟,超构表面在相位调控方面表现出的巨大优势,使得探究超构透镜相关技术以突破传统光学成像技术的限制成为了热点。和传统光学元件类似,超构透镜在实际设计时依旧存在许多问题,比如说宽视场、连续变焦、偏振控制、色散等等,都会影响成像质量。本文将围绕上述问题中消色差成像和偏振控制成像展开论述,以探究超构透镜在相关问题上的解决方案,主要内容包含以下几部分:1、在可见光波段660nm处,首先探究了横截面分别为圆形、正三角形、正方形的纳米单元设计出不同的超构透镜,与偏振光响应的区别。其次,破坏纳米单元形状的旋转不变性,提出一种新的设计偏振不依赖超构透镜的方案,利用纳米单元阵列对称的方式,设计出能对波长为660nm的圆偏振光聚焦,也能够对线偏振光聚焦的超构透镜聚焦,且聚焦效果类似,没有明显的差异性,验证了偏振不依赖聚焦特性。最后,将可见光波段范围内的不同波长的入射光作为光场条件,进一步验证了该超构透镜具备宽波段聚焦能力,能在600nm～680nm实现偏振不依赖聚焦。2、根据超构透镜构造公式,分析了超构透镜色差产生的根本原因,并且通过增加相移因子修正了超构透镜构造公式。首先,设计了基于传输相位原理用以同时实现基础透镜相位和相移因子的超构透镜,并在近红外波段1000nm～1250nm内实现了消色差聚焦。其次,为了进一步增加相位调控的灵活性,设计了基于几何相位和传输相位联合调控的超构透镜,通过旋转纳米单元的旋转角和修改纳米单元形状尺寸分别实现基础透镜相位分布和相移补偿,并在可见光波段400nm～600nm内实现了消色差聚焦。3、根据不同偏振成像方式所应对具体情况的区别,决定选用实时型分焦平面的偏振成像方式。基于传输相位和几何相位联合调控原理,设计并构建出能够同时对线偏振光和圆偏振光分别响应的纳米单元数据库,通过不断修改纳米单元的旋转角和形状尺寸,以满足不同偏振光聚焦所需的相位分布,在近红外波段950nm处,实现了能够对不同偏振态入射光响应的超构透镜,采用非中心聚焦相位,使得不同偏振态的入射光所形成的聚焦光斑位于焦平面四象限的不同坐标上。