本发明公开的基于双折射介质超颖表面的多通道矢量全息偏振复用方法，属于微纳光学和全息复用应用技术领域。本发明实现方法如下：用于实现全息偏振复用的超颖表面是由具有矩形截面的不同几何尺寸、不同方位角的纳米柱阵列构成；通过改变纳米柱单元几何尺寸以及方位角，使超颖表面对出射光束的相位和偏振态进行任意地调控；利用GS算法得到不同的相互独立的原图所各自对应的全息图；根据所得全息图，编码确定纳米柱单元的几何尺寸以及方位角，从而生成相应介质超颖表面结构的加工文件；采用电子束刻蚀的微纳加工工艺加工透射型介质超颖表面；通过对入射光束和出射光束偏振态的选择，实现十二个不同偏振通道的七种不同偏振图像组合和复用。