随着纳米技术的快速发展,人工电磁超表面结构进入人们的视线,这种新型的人工复合结构具有自然材料所不具有的特殊物理特性,因此超表面结构目前已被深入地研究和广泛地应用在各个领域。超表面可被理解为由周期分布的单元结构根据特定规律组合而成的二维平面结构,通过其单元结构在电磁波传播过程中引入突变相位来控制电磁波波前,有效的对电磁波幅度和相位进行调控。设计超表面来实现相关的光学透镜功能是超表面的重要应用领域之一。鉴于此,本文设计微波段的相位叠加型超表面结构来实现具有不同功能的超表面透镜,实现对电磁波人为调控。首先,本文对相位非连续的单元结构在电磁波传播过程中提供相位突变的机理进行了研究。从几何光学的基本原理出发,结合费马原理和斯涅尔定律推导了广义折射定律和反射定律,通过引入庞家莱球对Pancharatnam Berry(P-B)相位原理进行分析,并提出了有关电磁波极化的相关概念。同时就有关本文设计的超表面透镜产生的波束类型进行了介绍。其次,本文基于广义斯涅尔定理和P-B相位原理设计了单层带条型和双层开口环型两种不同类型的单元结构。其中单层带条型单元实现了四种具有不同功能的相位叠加型超表面透镜:(1)产生携带不同拓扑电荷数的涡旋波束功能的透镜;(2)产生具有汇聚效果的涡旋波束功能的透镜;(3)产生贝塞尔波束功能的透镜和(4)能够产生携带轨道角动量功能的贝塞尔波束透镜。从而可取代传统的波束产生器件,有效实现了对电磁波波前进行灵活调控。针对特定的锥透镜器件波束不能调控的缺陷,本文提出采用双层开口环型单元结构加载于锥透镜底面形成超表面外罩,用于构建锥透镜的波束延长型超表面外罩,通过优化设计使得锥透镜产生的无衍射零阶贝塞尔波束可以获得了两倍聚束距离的增强效果。最后,通过对单元结构的超表面样品进行实物加工。测试结果验证了本文所设计的超表面透镜可以有效产生预设的多种波束波前,与理论仿真结果一致吻合。可以预示这种超薄的二维超表面透镜结构可根据特定需要人为意愿地对电磁波波前进行调控,这一特性使其在光学通信和电磁调控领域展现着广泛的应用前景。