超材料微观结构的尺度决定了它能与什么波长的光相互作用。如果将微观结构做到几十几百纳米的尺度，那它就是可见光的超材料。同时，为了提高光的透射率，可以将所有微观结构都做到一个二维表面上，超材料就变成了超表面，其中的每一个微观结构看起来都像一个微小的支柱，作用相当于波导管。超表面可以改变光传播的方向，把它当作镜头来用，就是超镜头。
由电子显微镜采集的一种可能的超镜头模式示例。（图片来源：SCIENCE · 18 Jul 2014 · Vol 345, Issue 6194 · pp. 298-302）
一般而言，光学系统为了成像，需要的是汇聚光的能力。光是一种电磁波，波具有相位属性，同一个相位的电磁波组成的平面被称为波阵面。超镜头上的微观结构，可以按形状、排列方式调整入射电磁波的相位，从而控制波阵面的形状。只要超镜头的微观结构将波阵面的形状调整到汇聚的形状，那它的效果就相当于一片凸透镜，就可以成像。
凸透镜可以通过改变波阵面汇聚光，波阵面也可以。图片来源：Oleg Alexandrov/wikimedia
