光是地球生物的能量之源，也是人类认识世界和感知世界的工具，人类对于光的掌控能力，在一定程度上反映了人类科学技术水平的高低。光场的性质来源于其波前的演化，所以光的波前调控是研究光传输与处理的基础。传统的波前调控主要通过光波在各类光学器件表面的折射、反射和传播过程中积累的相位变化。随着社会的发展和科技的进步，人类对光的波前调控提出了越来越高的要求，传统光学器件功能单一、体积较大，不利于器件微型化、集成化发展，在一定程度上阻碍了光学科领域的进步。超材料作为一种人工电磁结构材料可人为设定介电常数和磁导率，能够通过改变单元结构各项参数和单元结构排布规则在亚波长尺度对光波进行操控，为光的波前调控提供了新的思路。　　本研究主要内容包括：⑴对超材料波前调控原理进行了较为深入的分析，在此基础上重点对基于手性超材料的波前调控原理进行研究，介绍了本文所采用的仿真计算原理和方法。⑵针对现有波前调控的共极化背景干扰问题，提出一种同时具有偏振转换和偏振滤波功能的三层依次旋转金属条单元结构。采用单一变量原则分别改变单元结构的金属条长度、宽度、厚度，介质厚度、周期以及金属条旋转角度等参数，利用CST软件对每个改变某一参数的单元结构进行仿真运算，分析各参数对器件单元结构工作性能的影响，通过模拟仿真运算获得该单元结构的最优参数。⑶开展了基于上述单元结构的波前调控器件的设计研究。将广义斯涅尔定律结合本文所研究的单元结构，设计能够实现光束偏折功能的最小相位线性变化周期结构，并在此基础上进一步设计具有偏振转换和偏振滤波功能的偏折器和分束器。⑷对基于手性超材料光学器件的聚焦功能开展了研究。利用手性单元结构可对入射光引入相位突变的特性，通过改变不同方位角单元结构的排布方式改变光波的等相位面，实现聚焦功能。基于波前调控原理和聚焦原理设计具有偏振转换和偏振滤波功能的四种聚焦模式的聚焦器。应用CST软件分别对上述四种器件进行仿真，得到了与理论值相符的聚焦效果。