电磁聚焦透镜作为人工电磁领域的关键性器件,可实现高增益的聚焦波束,为基于辐射形式的无线能量传输开辟了全新方向。然而,传统的介质透镜因其特定的表面拓扑结构,在毫米波波段存在体积大、加工与装配困难等问题。超表面具有独特的电磁波操控能力,通过有序排布组合超表面单元,可以灵活地控制电磁波的振幅、相位和极化,为毫米波聚焦透镜的小型化和集成化提供了新思路。因此,对超表面聚焦透镜的研究具有重要的学术意义和工程价值。本文基于惠更斯超表面理论,对低剖面、高质量聚焦特性的超表面透镜展开研究,主要研究工作如下:首先,针对单焦点和多焦点聚焦问题,设计了一款基于透射式惠更斯单元结构的低剖面聚焦超表面透镜。惠更斯单元由一对反对称的U型电偶极子元件和厚度仅为1.20 mm的介质基板组成,物理结构上消除了磁性元件的需要,使单元结构更紧凑,且具有360°相位覆盖和高透射幅度。利用准光路定理和全息理论,分别设计了单焦点聚焦超表面透镜和多焦点聚焦超表面透镜,并对多焦点聚焦超表面透镜进行加工测试。仿真和实测结果表明,超表面透镜在31-43 GHz的宽频带范围内实现能量的汇聚,聚焦效率最高达到43.78%。相较于普通的多层窄带超表面透镜,设计的超表面透镜具有厚度为1.20 mm的低剖面特性和绝对带宽为12 GHz的宽带特性。其次,针对电磁聚焦构建全息图像的问题,设计了一款基于感应磁性的薄型惠更斯超表面透镜。惠更斯单元由弧型电偶极子元件和厚度为1.30 mm的薄型介质基板构成,具有低剖面和宽角度入射特性,通过调整电磁响应实现360°相位覆盖和高透射效率。根据全息理论,目标图像的场分布视为物波,入射平面波视为参考波,设计并制备出能够再现清晰图像的超表面透镜。仿真和实测结果表明,设计的超表面透镜能在32-40 GHz频率范围内再现清晰图像。最后,针对超表面透镜聚焦功能单一的问题,设计了一款极化复用的透射式惠更斯超表面透镜,可通过改变相应的物理参数实现x极化和y极化入射波的独立聚焦特性,35 GHz频率下具有较小的传输损耗和较高的聚焦质量。惠更斯单元由一层厚度为0.17λ0的介质基板和位于两侧的十字形不对称电偶极子元件组成,通过对单元结构尺寸的调整,实现双极化独立调控和360°相位覆盖。基于全息理论对单元进行排列,设计并制备出在35 GHz下具有独立聚焦特性的极化复用惠更斯超表面透镜,仿真和实测结果基本一致。所提出的惠更斯超表面透镜无多层堆叠和金属通孔,具有结构简单、低剖面、易加工等特点。