与振幅、相位、频率一样,偏振也是光的基本属性之一,可以用作信息记录和处理。传统偏振探测装置系统复杂、体积大,无法满足现代光学系统集成化的需求。超表面是由亚波长尺度的单元结构排列而成的二维平面结构,通过设计特定的单元结构可以实现电磁波波前的调控,包括振幅、相位、偏振等参数。相比于传统光学器件,超表面具有体积小、设计自由度高的优势,超表面的出现为偏振探测提供了全新的研究思路。本论文以设计用于测量斯托克斯参量的超透镜阵列为主要研究内容,取得的研究成果如下:（1）针对基于超透镜阵列的偏振探测装置,研究了斯托克斯参量的测量误差。分析了误差的主要来源,从理论上分析了超透镜的聚焦性能以及探测器噪声对偏振探测精度的影响。（2）针对波长532 nm设计了四种（基于正方晶格的空间隔离型、基于六方晶格的空间隔离型、基于正方晶格的偏分复用型、基于六方晶格的偏分复用型）用于斯托克斯参量测量的超透镜阵列。通过时域有限差分（Finite Difference Time Domain,FDTD）算法,对这四种超透镜阵列仿真分析,证明了基于六方晶格的偏分复用型超透镜阵列具有更优的聚焦效果以及更高的偏振探测精度。（3）通过数值仿真的方法对探测器的噪声建模,噪声建模前后,基于正方晶格的空间隔离型超透镜阵列偏振探测误差分别为0.46%、8.55%,基于六方晶格的偏分复用型超透镜阵列偏振探测误差分别为0.10%、5.94%。（4）设计了不同参数（包括超透镜单元结构的晶格常数、高度以及超透镜的数值孔径）的超透镜阵列,通过仿真研究了不同参数条件下的超透镜的聚焦性能以及偏振探测误差。研究结果表明,超透镜的设计参数很大程度上影响着聚焦性能。在给定的噪声条件下,随着超透镜聚焦性能的提升,偏振探测误差受噪声的影响减小,抗干扰能力增加,偏振探测精度更高。