在过去的几十年里,超表面由于其在亚波长的范围内操控光的能力而引起了广泛的关注。通过在空间上调整超表面的几何参数,可以控制光的相位、振幅以及偏振,从而人为控制反射或透射波的波前。相变材料由于其可调谐电磁响应,被应用于超表面领域,使得该领域的发展获得了全新的动力。本文基于相变材料Ge2Sb2Te5（GST）,在红外波段提出了两种具有可调谐功能的光学器件:消色差超透镜、消色差偏转器与定向通信超透镜,并从理论上分析了两种器件的性能。本文的研究内容如下:（1）设计一种基于GST超表面的偏振无依赖的宽带消色差超透镜与消色差偏转器。其单元结构为低折射率材料氟化钙（CaF2）上放置着GST圆柱。我们在波长为8.5μm,GST晶化率为0.6时设计了一个焦距为35μm的超透镜。超透镜由46个合适结构的GST圆柱组成。我们首先证明了焦距与入射波长和GST晶化率均有关,因此可以通过整体调整46个GST柱的晶化率来减小色差。这种方法被用来减少波长从8μm到9μm的聚焦色差与偏转色差。为了充分利用GST的可调光学特性,我们通过对固定几何参数的GST柱晶化率进行单独调制,进一步消除色差,这种方法可以在8到11μm这个更宽的带宽范围内工作,实现宽带消色差透镜。（2）设计一种基于GST超表面的偏振无依赖的定向通信超透镜。我们提出的超表面可以在8.5μm处将光束聚焦或偏转到我们所需要的位置,并且结构保持不变。超表面由72个位于氟化钙（CaF2）基底上的GST圆柱组成,聚焦或偏转模式的切换是通过单独控制每个GST柱的晶化率来实现的。因此,我们只需要改变施加在每个GST柱上的温度,而不需要改变超表面的结构参数就可以实现定向波束控制。此外,我们还研究了在2米处定向偏转光的衍射模式。该方法提高了主动可调的自由度,为可调光通信器件提供了新的途径。