提出一种异质材料双层微金字塔结构耦合空间光调制的光子纳米射流光学元件，实现了光子纳米射流的动态可调。通过时域有限差分法进行仿真计算，分析了微结构与背景折射率对比度减小时，光子纳米射流性能特征变化的基本规律。研究结果表明，改变液晶分子的旋转角，焦距变化范围由6.1λ达到了22.3λ，衰减长度最长达到36.5λ，与双层微球结构耦合液晶光子纳米射流相比提高了10λ。随着微结构与背景介质折射率之比的减小，半高全宽增大，聚焦效率的调节范围可以达到16.9%~43.2%，此时，焦点逐渐远离微结构，能量向远场传输。借助于液晶这一空间光调制手段，双层微金字塔结构光子纳米射流实现了大范围的焦距调节和超长的传播长度，为光子纳米射流在光电探测、光学捕获等方面的应用提供理论支持。

微球超分辨显微成像技术能够突破衍射极限并成倍提高传统光学显微镜的成像分辨率。因其具有成像系统简单，可实时成像，无需荧光染料标记，能在白光照明条件下工作，且可与市场上成熟的显微镜产品相兼容等优点，具有重要研究价值与广阔应用前景，发展潜力巨大。该技术发展至今已取得了众多令人瞩目的研究成果，但现阶段的研究主要集中在微球超分辨成像规律、成像质量的提高、微球的操控方法上。而针对微球透镜的超分辨成像机理与模型，目前尚未形成完善统一的认知与可靠一致的解释。在此背景下，文中梳理归纳了微球透镜近场聚焦及远场成像机理、数学模型、仿真技术等方面的研究工作，分析现有工作的意义与所存在的不足，指出该领域需要着重解决的问题，并对微球成像技术未来的发展方向给予展望。

光子纳米射流是一种高强度，极窄的亚波长电磁场区域，它是由介电微球或微柱体的Mie散射对电磁场的聚焦作用产生的。光子纳米射流广泛应用于激光加工、纳米光刻、光学高密度存储以及超分辨率显微镜。从径向偏振光的角度出发，使用一种介电圆环结构对光束进行聚焦，由于径向偏振光在焦点区域可以产生较强的纵向场，通过优化圆环的尺寸、折射率以及与物镜焦点的相对位置，可以得到超过90%光束质量的纵向光子纳米射流，而且强度相比于未使用圆环时可以提高约一个数量级，并在高折射率下可以获得半高全宽小于衍射极限尺寸的光斑，因此该结构预计可以在粒子加速、光镊以及拉曼光谱学中有所应用。