柱矢量光束(Cylindrical Vector Beam,CVB)是一种偏振态呈柱对称分布的矢量光束,其不同于传统的线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光等标量光束,按照CVB的电场在空间上的分布特点可以将其分为径向偏振光、旋向偏振光和一般柱矢量光束,正是这种独特的偏振态分布特点使其在亚波长成像、光学微操纵、光数据存储等领域具有潜在应用价值。通过人工微结构所能实现的一些独特效应,如光子晶体的负折射效应、亚波长光栅所具有的等效负折射效应和双曲超材料所具有的双曲色散特性等,可以实现对CVB空间分布的调控。本论文的主要研究内容基于三种不同人工微结构材料,光子晶体、亚波长光栅和双曲超材料,来尝试探讨和研究能够实现对CVB进行亚波长聚焦的新方法和新机制,本论文所做的主要工作可以分为三个部分,第一部分是基于一维光子晶体的偏振无依赖特性和其能带结构特点所带来的负折射效应,得到了一种能够对CVB进行亚波长聚焦的平凹型透镜;其次为了消除一维光子晶体平凹透镜中金属所带来的固有损耗,将亚波长光栅所具有的等效负折射效应与费马原理相结合得到了一种全介质光栅平凹透镜,该透镜的损耗理论上只存在于出射界面上的衍射和形成焦点的干涉过程之中,上述两种透镜的结构单元的尺度与入射光波长处在同一量级(约小于1/2?),为了进一步减小透镜的尺寸,在第三部分内容中讨论了使用结构单元更小(1/20?或更小)的双曲超材料,来对CVB进行聚焦。本论文通过对相关人工微结构材料的光学特性和CVB的空间分布特点进行了研究,得到了几种能够对CVB进行聚焦的人工微结构透镜,可以实现对CVB焦场形貌、聚焦位置的灵活调节。