计算全息术与纳米印刷术是超表面材料的两种典型应用。近年来，融合全息术与纳米印刷术的多功能超表面成为新兴研究热点，有望在多重光学防伪、信息编码与复用、多通道图像显示、VR/AR等领域得到重要应用。文中在介绍超表面纳米印刷术和计算全息术特点的基础上，将实现两者融合的研究进展进行了详细的归类和特点分析，具体包括：正交偏振复用法、平面合成法、空间堆叠法、光谱+相位调控法、复振幅法、转角简并性法等。最后，对多功能超表面的研究前景进行了展望。

超构表面由二维平面内精心排布的亚波长单元组成，为设计超紧凑型光学元件提供了新的范式，在微型化光学系统方面显示出了极大的潜力。在不到十年时间里，超构表面由于具有超轻、超薄且能够操纵光波的各种参量以实现多功能集成的优势在多学科领域引起了广泛的关注。然而，在光学波段，高自由度、非周期、排列密集的超构单元对其加工制备提出了很多极端的参数要求，如极小尺度、极高精度、高深宽比、难加工材料、跨尺度等，这使得超构表面从实验室走向实际应用面临极大的挑战。文中总结了近些年用于超构表面各类微纳加工方法的各类方法的原理、特点和最新进展，包括小面积直写方法、大面积模板转移方法以及一些新兴的加工方法。最后，针对超构表面在加工方面的目前的挑战和未来的发展趋势进行了总结和展望。

超表面是一种厚度在亚波长或波长量级的人工层状材料。可通过调控超表面单元结构上的大小、形状、转角、位移量等自由度，实现对电磁波频率、振幅、相位、偏振等特性的灵活有效调控。超表面具有超薄、宽带、低损耗、易加工、灵活设计，功能强大等特点。文中综述了具有单维度、双维度、多维度光场调控功能的超表面及其在外部激励作用下具有主动可调特性超表面的发展历程，并特别介绍了这些超表面用于信息加密防伪领域的实现方式与优势特点。相比于传统的信息加密防伪技术，超表面信息加密防伪术具有亚波长像素，精密控制，安全系数高等特点，展现了全新视角，拥有广阔的发展前景。

超表面是一种由人工微结构组成的超薄平面器件，能够实现对电磁波振幅、相位以及偏振态的调控，具有体积小、重量轻、集成度高、可灵活操控电磁波等优势，在电磁波谱、波前调制中发挥着巨大的作用。综述了近年来基于超表面的太赫兹波前调制器件的研究进展。总结了基于Pancharatnam-Berry相位、基于局域表面等离子体共振(LSPR)、基于Mie共振的三种超表面单元结构对电磁波的振幅、相位调控机理，并讨论了实现高效率超表面的方法。之后，介绍了用于设计波前调制超表面器件的纯相位调制方法和复振幅调制方法。综述了在太赫兹波段典型的超表面波前调制器，包括单一功能、复合功能以及可调谐功能的超表面波前调制器件。在早期的研究工作中，设计的超表面可实现波束偏转、波束聚焦、全息成像、以及涡旋光束、自聚焦光束、洛伦兹光束等特殊光束产生等功能。为提高太赫兹器件的利用率，波分复用、偏振复用等功能复用的太赫兹超表面器件被提出。随着对太赫兹波前动态调控需求的增长, 一些主动的太赫兹超表面器件被提出并在实验上被验证。共有两种主动的超表面器件。其中一种主动超表面是通过将超表面结构与半导体材料或相变材料结合形成的，另一种是通过光泵浦硅片形成的全光器件。全光超表面在不用重新加工的前提下能够被重复使用。通过调整投影在硅片上的超表面图像即可动态操控太赫兹波前。全光超表面具有动态控制波束扫描和波束聚焦的能力，将来可应用于太赫兹通信、太赫兹雷达等领域。最后，对太赫兹波前调制超表面器件的发展趋势与应用前景进行了展望。

大尺寸、大数值孔径、宽波段的消色差平面透镜设计是成像技术的一个瓶颈性问题，也是近年来超构透镜研究领域的一个重要挑战，主要原因是透镜的各个参量之间存在内禀的制约关系。文中结合消色差透镜的群时延理论及透镜的相位分布，通过理论分析给出各参量之间的半定量制约关系。同时，分别通过拓扑优化和直接二值搜索的方法，设计了不同参量下的消色差超构透镜和多阶衍射透镜，发现在保持效率80%左右的前提下，透镜尺寸增加了一倍，数值孔径或波段宽度减少了一半，而透镜厚度则随尺寸成线性增长。该结果表明，这两类平面透镜具有相同的內禀参数依赖关系，即透镜尺寸与数值孔径和波段宽度呈现反相关、与透镜厚度呈现正相关的关系，这与理论预测基本一致。

超表面作为一种人工设计的二维阵列纳米结构，能够在亚波长尺度上实现光场波前振幅、相位和偏振态的灵活调控，为现代光学器件的小型化、集成化提供了全新的实现途径。随着光学成像、显示等应用的发展，在可见光波段具有高工作效率的微型光学器件的需求日益凸显。近年来，由高折射率、低损耗电介质材料制备的光学超表面得到了极大地发展，在消色差光学超透镜、偏振相关全息显示等方面展现出广泛的应用前景。文中围绕电介质超表面的相关研究，首先介绍广义斯涅耳定律及电介质超表面结构调控光场振幅、相位和偏振态的基本原理，在此基础上，重点回顾近年来关于光场波前单一参量调控和多参量联合调控在全息显示、结构光场产生等方面的研究进展，最后讨论电介质超表面发展的可能挑战与前景。

偏振是光的固有属性之一，然而传统的光强、光谱探测技术会造成电磁波的偏振信息的丢失。同时，基于偏振测量的器件及技术不仅存在视场局限的问题，而且系统复杂。基于介质型超表面设计了一种紧凑型大视场偏振探测器件，实现了对入射光的角度及偏振态的探测。该器件由2×2的二次相位超表面组成，每个超表面可实现对特定偏振的对称性变换，即将入射角旋转对称性转变为焦平面内焦点平移对称性。二次相位的对称性变换理论使得此文可以在宽角度范围内（-40°~+40°）通过测量焦点的偏移量实现对入射角的表征。在此基础上，分析了斜入射对测量Stokes参数的影响，得到矫正的Stokes公式。利用4个焦点的强度和矫正的Stokes公式可计算出入射光的Stokes参数。在视场角为0°、20°、40°时，测量的Stokes参数与理论值吻合良好。

奇异点是非厄米系统中的特殊点，奇异点附近的参数空间会出现很多新奇的物理现象。超表面是物理学近年来兴起的一个研究热点，人们基于超表面的平台已经设计实现了大量性能优越的器件。超表面的出现为研究奇异点提供了一个易操作的平台，通过精确控制超表面的结构参数，可以方便地研究奇异点周围的参数空间。研究超表面中的奇异点也为研究新的物理规律提供了基础的平台，文中首先介绍了奇异点和超表面中的奇异点的基本理论，之后介绍了超表面中奇异点的最新研究进展，最后对目前该领域亟待解决的问题进行了分析总结，对该领域的发展进行了展望。

近年来，超构表面在经典光场调控领域受到了广泛的关注，获得了优异的成果。同时，超构表面在非线性光学和量子光学方面的应用也引起了人们越来越多的兴趣。文中分别介绍了非线性超构表面和量子超构表面的基本原理和应用，总结了近几年的相关报道，包括谐波产生和增强，谐波产生和对称性的关系，非线性相位调控和全息成像，以及基于超构表面的纠缠光子对产生，测量和调控。最后，对超构表面在这两个领域的进一步应用和前景进行了展望。

偏振是光的固有属性，当光与物质发生相互作用后，通过解构偏振态变化，可以获取材料组成和结构的重要信息。这一特性使得光的偏振具有很高的研究价值和应用前景。近年来，偏振成像、偏振信息等研究领域蓬勃发展，引起国内外学者的广泛关注。高效地获取偏振信息是该领域发展的关键技术，然而传统的偏振信息探测及获取方案有着各种不足，制约了偏振信息技术的持续化发展。超表面技术使得人们得以根据需求操控光的相位、振幅、偏振等，同时具有微型化和集成化的优势。文中以全矢量偏振信息的获取为出发点，以基于阿基米德螺旋结构的圆偏振探测器为引子，主要介绍基于超表面结构实现偏振信息探测技术的发展过程及研究现状，包括金属超表面偏振探测器、介质超表面偏振探测器以及超表面偏振成像等研究内容，最后展望了基于超表面结构的偏振信息探测技术未来的发展趋势。