得益于取向材料的突破,液晶光控取向技术得到了飞跃性提升。近年来,在集成芯片和光学工程技术的支持下,出现了数字曝光系统。从此,多功能的液晶光调制器件的制作有了坚实的技术基础,设计各种功能的液晶器件成为一个热门的研究方向。利用相位突变原理,各种基于亚波长结构的超薄液晶光学器件相继提出,这类器件可以产生相位不连续的波前,并应用于光场操控相关领域。相比传统的渐变相位积累透镜,液晶超薄透镜通过优化亚波长结构来实现对波前的调控,不仅在功能上更加多样,而且是一种在较小的体积下解决问题的方案。同时,针对不同的使用场景,可以选择性地制作电控液晶透镜盒或液晶薄膜透镜。在液晶超薄透镜中,有两个方向的发展引人注目,一个是双焦点透镜,另一个是消色差透镜。双焦透镜可以在横向或纵向位置聚焦入射光,在许多应用中比单焦点透镜更有效。比如在某些通信系统中,需要根据需要对光信号进行分离,不同偏振态的图像需要出现在不同位置上。此外,双焦点透镜在纳米级粒子操纵和光镊方面也有潜在的应用前景。而消色差透镜可以在一个波段上消除色差的影响,是彩色光学成像、显示等系统中极为重要的器件,可以直接影响到这些系统的性能。本文主要内容如下:（1）本文基于几何相位和全息原理设计了横向和纵向的液晶双焦透镜,通过简单的入射光偏振变化,就可以控制两个焦点的相对强度。液晶双焦透镜使用标准的液晶光控取向技术进行制造,直径可达毫米级,这样就可以很容易地集成到现有的光学系统中。实验所得数据验证了液晶双焦点透镜的焦点强度调控性能,其相对焦点相强度的与入射光偏振的曲线与理论结果吻合,证明了这种毫米级双焦点透镜可以适用于可见光波段。（2）本文基于Pancharatnam-Berry相位理论设计和制作了可见光波段的消色差透镜。基于对三个不同波长相同焦距的聚焦透镜的像相位,将其叠加后得到了消色差透镜的相位分布。实验中发现,在单色光入射时,可以在不同位置观察到三个焦点,并且在设计焦平面上,三种波长的光都能发生聚焦。该消色差透镜通过一部分聚焦效率的降低换取了对应焦平面处的消色差功能。