超构表面结构中的光学共振可用于调控光波频谱和空间相位波前。硅材料在通信波段具有较低的光学损耗,其灵活的结构设计以及器件制备与半导体工艺兼容等优点,得到了广大研究人员的关注。光学超构表面作为一种具有亚波长尺寸的人工结构,可通过精确设计其几何参数,调控结构中的光学共振特性,为实现特定电磁极子辐射占主导共振的激发,解决一般自然材料结构中环形偶极子辐射较弱的难题提供了一种重要途径,同时由于光学超构表面的共振特性及其结构具有亚波长尺寸的特点,为实现光学器件的高度集成化,解决传统涡旋光束器件尺寸较大缺乏可拓展性的问题提供了一种重要方法。本文从硅超构表面的光学共振特性出发,设计并制备了硅超构表面结构,探索了光学共振特性在调控光波频谱和空间光相位波前的应用,其主要研究内容和创新点如下:（1）针对自然界材料结构一般难以激发出较强环形偶极子的问题,本文设计了一种基于晶格微扰的硅超构表面,实现了在近红外波段环形偶极子辐射占主导的高Q值法诺共振的激发,并通过操控晶格微扰强度调控了透射光的频谱谱型:首先从理论上分析了法诺共振的形成机制,即晶格微扰和布里渊区折叠效应导致束缚态与外界辐射耦合形成法诺共振。采用时域有限差分方法模拟了不同晶格微扰条件下结构的透射谱,演示了法诺共振的产生并给出了其Q值随微扰强度的变化。其次,通过远场多极子分解和近场分布证实了环形偶极子振荡占主导,发现通过移动超构表面纳米孔的位置改变4个反相磁偶极子共振的强度分布,实现了对环形偶极子散射强度和法诺共振Q值的调控。最后,实验制备了6个不同晶格微扰偏移量的超构表面结构并测得其透射光谱,实验和仿真结果吻合,在晶格微扰偏移量为53 nm时获得了最高为584的Q值。（2）针对传统涡旋光束制备器件尺寸较大难以高度集成化的问题,本文设计了用于产生4种涡旋光束的柱高仅为340 nm的硅超构表面,将中心波长为2000 nm的线偏振入射光分别转化为携带拓扑荷数为±1和±2轨道角动量的涡旋光束:首先,优化得到了8种相邻单元间相位延迟满足π/4相位差的基本单元结构,并通过近场分布和远场多极子分解对各个单元结构中的电磁极子共振散射特性进行了评估,讨论电磁极子共振特性与相位延迟之间的联系。其次,以此单元设计拓扑荷数分别为±1和±2的超构表面,通过时域有限差分方法进行仿真,得到了其透射光具有对应的螺旋相位分布和暗核光强分布特性,4种超构表面结构在1950～2050 nm波段透过率均大于56.5%。最后,通过干涉方法分析了涡旋光束的拓扑荷数,仿真透射光和参考光之间的干涉结果与理论数值计算结果一致。