近年来，传统光学显微系统的分辨率已很难满足生命科学、医药和环境等领域快速发展的需求。如何突破衍射极限，进而实现超分辨光学显微成像，已成为光学领域的研究热点。然而，现有的近场超分辨显微技术和远场荧光标记超分辨显微技术，在实际应用时都存在一定的不足。其中近场超分辨显微系统由于工作距离远小于一个波长，只能对样品表面进行观测；远场荧光标记超分辨显微技术存在荧光漂白性和光毒性等问题。光学超振荡是一种由空间频率较低的光场分量，在远场形成局部快速振荡的现象，其可以被用于实现显微系统点扩展函数的深度压缩，这为实现远场非标记超分辨显微提供了崭新的手段。目前，光学超振荡透镜在远场超分辨显微系统中已获得成功的应用。然而，现有超振荡透镜存在严重的离轴像差，其仅能工作在正入射模式下，使得相应的显微系统只能通过移动样品的方式，实现点扫描超分辨成像，这极大地限制了成像速度。平场透镜是一种在焦平面上实现离轴像差矫正的光学元件，其可以实现对离轴光束的聚焦，进而可以通过光束扫描的方式，提升显微系统的成像速度。然而，现有平场透镜受衍射极限的制约，无法应用于远场非标记超分辨显微成像。因此，需要迫切开展平场超分辨聚焦器件的研究，解决现有超分辨显微成像速度慢的问题。
　　针对平场超分辨聚焦器件焦斑压缩与旁瓣抑制矛盾，以及离轴像差矫正等问题。本文提出了基于矢量角谱衍射理论和粒子群优化算法的超分辨离轴像差矫正方法，采用亚波长几何相位超原子进行光场连续相位调控，实现一种平场超分辨聚焦器件的优化设计。针对波长λ=632.8nm，对平场超分辨聚焦器件进行优化设计，器件半径为240λ（151.87μm），焦距为60λ（37.97μm），数值孔径NA为0.97，对应的衍射极限为0.515λ（0.5λ/NA）。仿真结果表明，在0°~2°入射角范围内，焦平面焦斑半高全宽均小于0.45λ（0.285μm），该尺寸小于其衍射极限；焦斑旁瓣比均小于25%；焦斑偏移量与入射角的线性相关系数为0.9997，最大偏移量为4λ（2.53μm）。根据设计要求，采用化学气相沉积、电子束曝光以及等离子体刻蚀等方法，完成了器件的制备。并搭建平场超分辨聚焦器件测试系统，采用宽视场大数值孔径显微镜，完成了器件的测试。实验结果表明，在0°~2°入射角范围内，焦平面焦斑半高全宽均小于0.47λ（0.297μm）；旁瓣比均小于40%；焦斑偏移量与入射角的线性相关系数为0.9966，焦斑最大偏移量为4.1λ（2.59μm）。该器件实现了超分辨焦斑的压缩和旁瓣的抑制，矫正了焦斑的离轴像差，为进一步实现远场非标记快速超分辨显微成像提供了新的途径。