基于人工亚波长微结构的光学超构材料,由于其对电磁场的独特响应,因而拥有天然材料难以实现的特性与功能。但三维结构的加工难度和体块材料的高损耗特性限制了超构材料在实际应用中的表现。而厚度在亚波长尺度的平面光学超构材料,即光学超构表面,在极大降低损耗的同时保留了强大的光学调控能力。光学超构表面是由单层或若干层平板结构构成,由于超构表面在光场振幅、偏振和相位调制中拥有巨大潜力,同时具备微型化、超薄化和可集成的优点,因此被研究者广泛应用于成像、传感、全息、光通信、量子计算等领域,并取得了一系列瞩目的成果和突破。随着超构表面的功能被不断开发,其未来的重要发展方向之一则是多功能集成化的实现。本论文以实现超构表面对光场强度和相位的调控为研究目标,将一维金属超构表面和二维介质超构表面作为研究对象,通过将理论计算、数值模拟和实验测量相结合,分别研究了两类超构表面在光学振幅和相位调控中的表现。我们从一维结构对光场强度的调控出发,设计并加工了一种可稳定实现光致发光增强的金属超构表面;随后研究了二维结构对光场相位的调控,设计并加工了一种偏振复用的涡旋光干涉器;最后在此基础上设计并加工了一种能够能实现光场多维信息同时检测的复用超构表面。此外,系统地分析了二维超构表面实现偏振复用和空间复用的设计原则和方法,能够高效准确地根据功能需求进行设计结构与加工。(1)以具有简单一维周期结构的金属超构表面为基础,在其表面集成了具有优异光电特性的全无机铯铅卤素钙钛矿纳米晶体,在实验上实现了对于可见发光波长范围内的钙钛矿纳米晶体光致发光光谱多倍增强。通过数值仿真计算,分别探究了超构表面在泵浦光激发过程和辐射体发光过程中起到的调制作用。此外通过实验加工改进,极大地提高了复合超构表面的发光稳定性。(2)以具有二维面内结构的介质超构表面为基础,通过动态相位和几何相位两种调制方式相互结合,分析了正交偏振独立控制超构表面的实现原理和设计方法。根据上述方法实现了正交圆偏振独立控制的涡旋光干涉,研究了在Gouy相位影响下,平衡和非平衡涡旋光干涉场的理论传播模型和实验现象。(3)在上述基础上,基于计算全息原理,进一步设计了一种可同时对入射光场的偏振信息、轨道角动量信息和波长信息产生响应的集成化全介质超构表面。根据理论计算结果,该介质超构表面可以将上述光场本征特性转化为远场场强分布图样的位置信息,便于数据的收集与分析。由于偏振、轨道角动量模式以及波长各自的正交特性,因此包含三类信息的本征模式可以作为独立的信号通道用于信息传输。由于实现三个信息维度的同时检测在高速光通信系统中有着重要意义,因而该器件在集成化量子光学系统和光通信系统中都有着广泛的应用前景。