超表面作为一种新型的二维人工电磁材料,可以在亚波长尺度上灵活的调控电磁波的振幅、相位和偏振等。与传统的三维超材料相比,超表面不仅保留了超材料卓越的波束操控能力,而且重量轻,损耗小,易于集成,这对未来在光电子、超快信息技术、显微成像和传感领域的应用至关重要。近年来,全介质超表面成为了一项热门研究内容。关于全介质超表面的相位调控的研究工作已取得了许多成果,如光束偏折、光分束器、聚焦超透镜、全息成像等。但这些功能器件仍面临着一系列的问题,如设计的波束调控器件工作效率低、偏转角度小以及工作带宽窄等。为解决上述问题,本文基于全介质超表面的相位调控,开展了波束操控功能器件的研究,具体研究内容如下:（1）提出了一种在可见光波段实现高效光束操控的全介质惠更斯超表面。全介质惠更斯超表面通过多极相互作用被广泛应用于波前操纵中,利用电偶极子共振和磁偶极子共振之间的重叠实现了透射增强和接近于2π的相位突变,得益于这一独特的性质,设计并数值研究了一种能够实现高效异常折射的相位梯度超表面。在工作波长692 nm时,衍射角为30.84°,异常透射效率在90.7%以上。该结构的性能远远优于大多数现有的相位梯度超表面结构,为设计高效的光束偏转器件铺平了道路。（2）提出了一种在近红外波段实现高异常透射强度和大异常透射角度的全介质超表面。该全介质超表面由二氧化硅衬底支撑的不连续的正六边形纳米棒组成。在波长为1400-1600 nm的范围内,超表面实现了高透射效率和完整的2π相位变化。基于这种结构首先提出了一种六元素相位梯度超表面,在中心波长1529 nm处,总透射效率达到96.5%,期望的异常透射效率达到了96.2%,异常透射角可达30.64°。为了获得较大的异常透射角度,对周期内的纳米棒数量进行了调整,设计了多组具有不同元素数的相位梯度超表面。当异常透射角度扩大到68.58°时,异常透射效率仍可达到69.6%。该设计的优越性能可为其在光波前控制器件的应用中铺平道路。（3）提出了一种在可见光波段实现宽带高效等功率分束的准连续超表面。设计了一种基于离散结构的分束器,结果表明,基于离散结构的分束器,分束效率超过80%的带宽仅能达到42 nm。为了进一步的提升分束器性能,以及获得易于精确制备的结构,对结构进行了优化,进而得到了所提出的菱形准连续分束器。准连续分束器在675-786 nm的111 nm带宽范围内实现了80%以上的分束效率,分束角度可在97.2-121.8°范围内变化。当波长为690 nm时,分束效率达到93.4%。所提出的分束器为实现宽带超表面和高性能准连续超表面器件铺平了道路。