近年来,光学技术在微纳领域得到了广泛的应用,光的控制受到了更多的关注。一般来说,我们通过对光相位的调控实现对光的操纵。近来提出了超表面的概念,利用亚波长尺度的人工微结构和宏观序可获得任意的相位分布,从而实现对波前的调控。本文主要研究了利用超表面结构如何实现对光的振幅、相位、偏振态的调控,并设计了具有各种功能的偏振依赖和偏振不依赖的超表面光学器件。本论文主要工作和研究成果如下:分别提出了基于开口谐振环和L形纳米天线的偏振依赖和偏振不依赖的宽带光束偏转器,通过理论分析和数值仿真研究了其光束偏转性能。通过改变结构参数,两种微结构都可以实现0-2π的相位延迟,两种光束偏转器都具有很好的光束偏转功能,偏转角度与广义斯涅尔定律符合得非常好。基于开口谐振环的超表面对左右旋圆偏振入射光有相反的偏转方向。通过理论分析和数值仿真同时证明了L形纳米天线的偏振不依赖特性,研究了基于L形纳米天线的光束偏转器的偏振不依赖特性,发现基于L形纳米天线的超表面对线偏振和圆偏振入射光具有相同的偏转效果。分别提出了基于开口谐振环和L形纳米天线的偏振依赖和偏振不依赖的超薄宽带涡旋相位板,两种涡旋相位板都可以形成涡旋光束。当入射光分别为左右旋圆偏振光时,基于开口谐振环的涡旋相位板将产生具有相反拓扑数的涡旋光束。当入射光分别为线偏振和圆偏振光时,基于L形纳米天线的涡旋相位板将产生具有相同拓扑数的涡旋光束,这说明该涡旋相位板具有偏振不依赖特性。对于两种涡旋相位板,我们分别研究了其涡旋光束的演化特点、光和涡旋相位板的角动量的相互作用以及宽谱特性。分别提出了基于开口谐振环和L形狭缝天线的偏振依赖和偏振不依赖的超薄平面超透镜,两种超透镜都可以实现预期的聚焦现象。当入射光分别为左右旋圆偏振光时,基于开口谐振环的超透镜将产生聚焦或者发散现象,说明该超透镜是双极性透镜,其具有偏振依赖特性。当入射光分别为线偏振和圆偏振光时,基于L形狭缝天线的超透镜将产生相同的聚焦现象,说明该超透镜具有偏振不依赖特性。对于两种超透镜,我们分别研究了不同焦距和不同数值孔径的超透镜的聚焦特性,以及超透镜的宽谱特性。分别提出了基于L形狭缝天线的横向多焦点超透镜阵列和纵向多焦点超透镜,这两种超透镜都可以实现预期的多焦点聚焦现象,且都具有偏振不依赖特性。横向多焦点超透镜阵列由子透镜单元按照阵列法排列而成,对于相同偏振和交叉偏振的透射光,子透镜单元具有不同的聚焦想象,并分别探究了其聚焦原理。为了实现纵向多焦点超透镜,首次提出了分区域模式、径向交替模式和角向交替模式三种独创的设计模式。对于两种多交点超透镜,我们都分别研究了L形狭缝纳米天线的分布对聚焦特性的影响。提出了拥有45°和135°的对称轴方向角的纳米天线具有偏振不依赖特性。严格的数学理论推导表明,对于线偏振或者圆偏振入射光,交叉偏振透射光拥有相同的振幅和相移的充分必要条件是:纳米天线的对称轴方向角是45°或135°。通过对V形、C形、U形和椭圆形纳米狭缝天线进行数值仿真,发现只有当这些纳米天线的对称轴方向角为45°和135°时,其才具有偏振不依赖特性。