本发明公开了一种基于非局域衍射调控的高数值孔径超透镜的设计方法。采用将透镜所需相位分段并进行逐段非局域衍射调控的设计方法，可以大大提升高数值孔径超透镜的聚焦效率，使超透镜的构成材料不再局限于金属和高折射率介质，而是拓宽至任意透明介质。将透镜的相位分布曲线折叠并进行分段，对每一段作周期延拓之后傅里叶变换，从而得到每个衍射级的衍射效率和相位。通过反向优化的方法设计每一段相位曲线对应的一维偏振无关光栅，并将其逐段组合，构成柱状聚焦的超透镜。最后将柱状超透镜绕中心旋转，从而得到圆环状的二维聚焦超透镜。在波长2.14mm的太赫兹波处，采用可3D打印的聚乳酸设计出了数值孔径为0.94的偏振无关高数值孔径超透镜，聚焦效率达到了37.5％。