传统光学元件利用电磁波在介质中沿着传播方向上的相位累积实现对电磁波波阵面的操纵,该相位主要取决于其构成材料及结构特性。受限于调制机理和材料属性,传统光学元件往往体积较大和重量较重,难以满足光学器件小型化和集成化的需求。随着微纳加工技术和理论计算的发展,超透镜有望在小型化和集成化光学成像系统中发挥越来越重要的作用。在许多实际应用中,具有高聚焦效率和较宽波带的消色差超透镜具有更为广泛的应用,特别是各向同性的纳米结构构成的超透镜所带来的偏振无关特性更能适应各种光学设备的应用。然而介质材料的折射率会随着光频率的变化而产生色散现象,从而极大地影响宽波段范围内的光学系统的性能。本文提出了一种相位协同操作方法,可设计出具有高效率和宽波带消色差的超透镜,该透镜可以有效抑制相位偏移引起的色散的影响。基于该方法存在两种设计方案,其中一种设计方案采用相位分区设计,其内圆和外环亚超透镜的超原子分别控制短焦距和长焦距的相位分布。此外,我们还提出了更一般的相位交替设计方案,采用的是奇、偶数环分别控制短焦距和长焦距的相位分布。在这两种设计方案中,两个相位剖面的组合共同形成了预期的新波前,可以充分抑制焦距的偏移,从而达到预定带宽范围内的中间焦距。基于上述方案,一个具有宽波带和高效率的偏振无关消色差超透镜被成功地设计,其可用于可见光和近红外波段范围（λ=450 nm-1400 nm）,其聚焦效率从λ=600 nm至1400 nm的波长范围内仍超过70%。值得说明的是,该超透镜可仅由一层直径为46μm的氮化硅纳米柱组成,其数值孔径为0.107。本文还研究了基于改变入射光的偏振态来实现焦距的动态调制。理论和仿真结果均表明,随着偏振态的不断改变,从入射右旋圆偏振光逐渐变化到左旋圆偏振光,可实现焦距从88μm到132μm的连续变化,总的变化幅度达到了44μm。本文所报道的方法为设计高性能超透镜提供了可行的方案,也为设计变焦超透镜提供了思路。这些超透镜在成像、虚拟现实和其它集成光学领域将有着巨大的应用前景。