光信息处理技术是指利用光学进行信号处理,是模拟信息处理的一种方法,完全不需要计算机处理的一种方式。其处理信号分为空域及时域两大处理方式,空域的光信息处理又被称为模拟光计算,时域的光信息处理又被成为全光信号处理。超表面器件是指由离散亚波长的单元结构组成的平面阵列器件,能够任意调控波前信息。两者结合具有压缩体积的优点,对于集成器件,光计算机的发展具有较大的价值。本文主要对空域的光信息处理技术与超表面结合的技术进行研究,包括超表面实现模拟光计算的理论研究,利用超表面实现光学微分、图像边缘提取,以及利用超表面实现光学去卷积运算。主要内容包括:（1）超表面实现空域的光信息处理技术的理论研究。从实现模拟光计算的两种方式出发,在理论上阐述实现的技术原理,并介绍分别采用不同方式实现光学微分和光学去卷积运算的内在理论原理。其中光学微分采用格林函数方式,主要实现方式是导模共振,主要介绍导模共振理论,在该理论下的微分如何实现,以及拓展提出如何在导模共振下实现宽谱的微分计算设计。另外光学去卷积采用傅里叶变换方式实现,分别介绍傅里叶变换的相关理论以及依据该方法的各自模块的理论研究,为设计提供充足的理论研究。（2）利用超表面实现光学微分运算的研究。首先根据选定的实现方法,结合实现理论,即根据导模共振和设计波段选择超表面的材料,从而根据上述理论进行超表面单元参数设计以及其对比分析,选择最后的单元,从而完成对超表面和实现光学微分运算的总体设计,接着对该超表面的光学微分运算进行数据分析和图像边缘提取的应用论证。利用仿真软件计算出传递函数,接着应用传递函数完成对图像的仿真论证,证实了该超表面实现宽光谱的微分计算的可靠性。（3）利用超表面实现光学去卷积运算的研究。根据理论研究的内容即傅里叶变换,进行模块化设计,包含傅里叶变换模块和传递函数模块。最重要是传递函数模块的设计,即超表面单元参数设计以及整体阵列的设计。在完成设计后,接着对该超表面的光学去卷积运算进行数据分析,从一维到二维信息处理,分别论证了超表面实现去卷积的能力。