超透鏡（Metalenses）是一種利用超表面技術製作的平面透鏡，它通過操縱光線來聚焦光束。超表面是由一系列亞波長尺度的結構組成的二維超材料，能夠精確控制光的相位、偏振和振幅。這種技術為鏡頭設計提供了新的可能性，特別是其平面的特性，有助於避免傳統曲面鏡頭中的圖像變形和失真問題。
超透鏡的設計原則基於超表面的兩個關鍵特徵：超表面相位分布的選擇和納米尺度結構的幾何設計。通過調整亞波長結構的形狀、尺寸和周期，可以實現對光波特性的精確控制，從而調整超透鏡的聚焦和成像特性。這種設計使得超透鏡具有偏振不敏感性，即其相位回響與入射光的偏振類型無關，適用於多種套用場景。
超透鏡有兩種主要的超表面結構：電介質和電漿。電介質材料製成的超表面可用於在入射光脈衝中引入相位延遲，能夠產生無像差、衍射限制、偏振無關的聚焦，並且可以在廣泛的頻寬範圍內工作。電漿材料中的等離激元模式定義明確，可用於製造透鏡，通過各種改性（例如添加層以濾除更高階等離激元模式）提高效率。
超透鏡的套用已經擴展到提高短波長光刻裝置的空間解析度，通過實現亞衍射聚焦來提升儀器的性能。此外，超透鏡的設計還借鑑了透視學原理，這是一門研究如何在平面上將三維世界的視覺形象投影成形的學科。透視的基本原理是「近大遠小」，這一原理也被套用於超透鏡的設計中，以確保光線能夠正確地聚焦和分散，從而提供清晰的圖像。