本发明提供一种超透镜微结构的生成方法，包括步骤生成相位图谱、计算相位分布、生成微结构。本发明还涉及基于超透镜的微型双光子显微系统；本发明将超表面透镜引入到双光子显微领域，实现全视场下中等数值孔径聚焦的同时，显微镜结构得到极大简化，整体装备重量大大降低，能够做到更轻负重动物实验，提升在体双光子显微实验数据可靠性，这也给微型双光子，特别是在体显微成像带来了较高的科学价值：背负式微型显微系统对观察对象(比如小鼠)的影响进一步降低；整个系统从仿真设计到加工再到实验，将超表面透镜引入双光子显微成像系统领域，并将为活体动物的脑成像提供新一代的成像设备，促进脑与神经科学研究的进展。