对含石墨烯多层结构左手材料的介质特性及其构成的平面波导TM振荡模的传输特性进行了研究。该波导的芯层为含石墨烯的多层结构，覆盖层和衬底为不同的普通材料。计算结果表明：随着归一化波导厚度的增加，TM振荡模的有效折射率同时具有增加和减小，且两者最终达到平衡的双模简并特性。上述特性可以通过调节石墨烯外加电压的方法实现；进一步研究发现，波导中传输的归一化功率流具有正值、负值和零三种情况。电压或者频率的变化对正功率流的影响较小，对负功率流和零功率流的影响较大。

利用矢量有限元法,研究了加载右手材料和左手材料的对脊重叠鳍线的传输特性,重点讨论了金属鳍的厚度对其特性的影响,同时研究了材料对主模截止波长、单模带宽、主模和第一高阶模场结构及色散特性的影响。结果表明,加载左手材料时,主模截止波长几乎都比加载右手材料时小,主模截止波长和单模带宽随加载区域的扩大呈相反的变化趋势,主模场线和第一高阶模场线在加载区域的分布形状完全相反,色散特性相似。这些数值计算结果有助于新型微波和毫米波器件的设计。

The dispersion equation of an asymmetric three-layer slab waveguide, in which all layers are chiral materials is presented. Then, the dispersion equation of a symmetric slab waveguide, in which the claddings are chiral materials and the core layer is negative index material, is derived. Normalized cut-off frequencies, field profile, and energies flow of right-handed and left-handed circularly polarized modes are derived and plotted. We consider both odd and even guided modes. Numerical results of guided low-order modes are provided. Some novel features, such as abnormal dispersion curves, are found.

通过传输矩阵方法，研究了含各向异性左手材料的一维光子晶体耦合微腔结构。结果表明，该结构中存在两类微带，一类位于常规的Bragg带隙，另一类位于零均值折射率带隙。当腔的厚度发生调制时，两类微带变成两类Wannier-Stark态。耦合微腔厚度梯度因子增大时，两类带隙中Bragg振荡周期都减小，而且透过率降低。

基于谐振型左手材料理论, 提出了一种新型的宽频带、低损耗左手材料结构单元。利用Nicolson-Ross-Weir算法和Ansoft HFSS软件, 得到该结构单元的等效介电常数、等效磁导率和等效折射率。结果表明, 该结构单元具有低损耗特性; 在23~32.3 GHz频段范围内, 其等效介电常数和等效磁导率均为负, 同时等效折射率的实部为负, 虚部接近于0。该结构为单元Kα波段左手材料的设计及其应用提供了一定的参考。

左手材料具有平板透镜聚焦效应,突破电磁波的衍射极限实现倏逝波的放大,其覆盖于微带天线上方,可以提高天线增益。设计了一种应用于UHF和WLAN的双频微带天线,通过在接地板上刻蚀“己”字形弯折缝隙的方法实现双频谐振。为了改善微带天线低频段的增益,设计了一种新型的哑铃型结构双频段左手材料,将其作为微带天线的覆层。测试结果表明,覆层左手材料微带天线的低频段和高频段的峰值增益分别为2.1 dBi和7.4 dBi。

通过转移矩阵方法理论,研究含左手材料平板波导导波模式与表面波的特性,结果表明: 在TE极化情况下,当包裹层为金属-芯层为左手材料的三层平板波导满足波导导行条件时,导波层能承载新功能的导波模式,即不存在TE0模; 在特殊条件下存在TE1模,而且这导波模式与电磁波频率、材料的介电常数和磁导率密切相关; 当不满足波导导行条件时,三层平板波导的三个区域出现不同指数规律衰减的表面波,当导波系数与导波层厚度的乘积为2.1π时,不同模式的表面波将趋向一致。模系数m的奇偶性对导波模式和表面波的能流分布有着显著的影响。利用包裹层为金属-芯层为左手材料三层平板波导的导波模式、表面波和能流分布的奇异特性,可以实现特效导波模式的波导器件,为波导实际设计和应用提供了理论参考。

采用了一个梯形四能级原子系统，在多模光场的作用下利用量子相干技术使其实现介质的左手效应，使介质具备左手材料特性。在相互作用表象下，利用密度矩阵方程并结合相关条件下的有关公式进行理论计算，数值模拟结果显示，在合适的参量条件下，介质的相对介电常量和相对磁导率可以同时出现负值，产生了左手效应，相应的介质转化为左手材料。通过讨论在左手效应成立的条件下介质对光场的吸收和增益问题，结果表明，在弱探测场条件下，利用电磁诱导的方法也可以实现介质的左手效应。

基于严格电磁场理论，给出了微型谐振环Ω形和Fishnet结构体内太赫兹波的严格表达式，并利用电磁场的边界条件分析了太赫兹波在微型谐振环Ω形和Fishnet结构体内空间分布的增强效应。数值模拟结果表明：谐振环金属条附近的电场大于磁场，金属条附近的电场相对其他区域明显要强得多，开口处表现更为突出，太赫兹波在Fishnet结构体内电磁场的峰位处电场和磁场分布关于x对称;电场的极值出现在大十字架的上下四个角，而磁场的极值则出现在小十字架的上下两端点。同时用电磁场传输线理论对该现象作出一定的物理解释。

应用精细积分法对含各种介质材料的一维光子晶体进行了数值模拟, 并对结果进行了分析.计算时将光子晶体分成不同的区段, 引入区段势能和区段混合能, 利用精细积分法求出各个区段的出口刚度矩阵, 然后将各个区段的刚度矩阵合并, 再结合边界条件便可求解问题.利用透射率和反射率之间的关系, 判断了本算法的准确度, 数值计算结果表明, 对于一维光子晶体的数值模拟, 此方法准确、有效、适用性强.