特异介质是近年来兴起的一种人工电磁材料，它具有负介电常数和磁导率，支持反向波、负折射等奇特电磁现象，因而受到了人们的广泛关注。特异介质的特殊性质是通过其特殊的单元结构实现的，目前可实现的特异介质包括开口谐振环、纳米线对、渔网结构和多层介质等亚波长周期结构，以及基于周期传输线的一维和二维特异介质，工作频率从微波段到可见光波段。利用特异介质可以实现突破衍射极限的超级透镜，可以构成电磁隐身结构，可以实现许多新型微波器件，其应用涵盖了电磁、光学信息系统的诸多领域。 本文的研究工作主要围绕特异介质的重要应用——构建亚波长谐振电磁结构和新型导波器件而展开，所完成的工作主要有： 1.研究了一维CRLH传输线的制备方法及其特性。根据CRLH传输线的反向波特性，利用反向波与正向波的相位抵消作用，设计了由左手传输线和右手传输线构成的一维谐振器，通过理论、仿真分析和实验研究，实现了亚波长谐振器。实验研究表明谐振器的几何尺寸与谐振频率基本无关，完全验证了N.Engheta教授提出的双正介质-双负介质双层介质填充一维谐振器的理论。 2.研究了部分填充双负介质的矩形谐振腔。对谐振产生的条件和谐振模式进行了分析，通过理论分析和数值计算，发现这种部分填充的谐振腔与传统谐振腔有明显的区别，存在一些全新的谐振模式，可以形成亚波长谐振腔。同时对实现亚波长谐振的条件以及亚波长谐振的稳定性进行了重点分析，归纳出实现稳定亚波长谐振的条件。研究表明谐振腔尺寸的减小受到稳定性的制约。综合考虑这些因素，找到了获得稳定亚波长谐振腔的平衡点。 3.研究了双层各向异性特异介质填充的一维谐振腔结构，发现其谐振条件与介质的色散关系有紧密的联系。针对不同类型的材料组合分别分析了其中的谐振模式，研究表明在不同的材料组合下都可能出现亚波长谐振模式，具体分析了亚波长谐振模式出现的材料和几何参数条件，为实现亚波长谐振器件提供了理论设计基础。 4.对各向异性特异介质中的空气波导进行了分析。针对不同类型各向异性介质中的空气波导，认真分析推导了相应的导波方程和色散关系，分别根据体波模式和表面波模式讨论了其中导波模式存在的情况，重点分析了其中可能出现的超薄波导和慢波性质。针对上述波导的具体实现，还探讨了利用SiC/SiO2多层介质结构实现各向异性特异介质中的空气波导，揭示了其中所存在的超薄波导、反向波传播和慢波波导性质，为其在红外波段和光波段的应用奠定了基础。