基于麦克斯韦方程协变变换光学通过坐标变换控制电磁场，以全新且独特的手段设计人造材料，操控电磁波，从而可设计各类元部件与器件。嵌入式坐标变换加快了变换光学理论体系完备化进程，以更多的灵活性控制和引导电磁波。传统变换光学理论在设计各类元部件时，遇到边界反射问题。本文重点研究阻抗可调变换光学理论，消除由于阻抗失配带来的反射。　　第一章介绍了变换光学的研究进展，展示了应用嵌入式坐标变换设计的光学元件，并分析了这种方法由于反射带来的局限性。　　第二章建立了几何光学近似下的阻抗可调变换光学理论，通过虚拟空间设置阻抗函数而不改变折射率，达到阻抗匹配的目的。推导了连续多层空间阻抗可调变换光学理论表达式，通过设置边界阻抗值为1的阻抗函数，实现边界阻抗匹配。推导了各向异性介质分界面的反射系数和折射系数。　　第三章将阻抗可调变换光学理论应用于不连续的坐标变换，设计了二维无反射的压缩/扩束器，此元件的优点是不需要结合传统的方法加入抗反射膜;并设计了二维紧凑型的拐弯结构，可以同时控制拐弯角度和波的强度;推广拐弯结构应用设计移位和分路器。设计了高效阻抗匹配的柱面波与平面波转换结构，并可以用来实现高效聚焦透镜和定向天线。最后将阻抗可调变换光学理论应用连续坐标变换模拟。　　第四章推广了阻抗可调变换光学理论使得折射率也空间可调应用于设计波导耦合器和拐弯器，同时调节虚拟空间的阻抗系数和折射率，可以简化金属波导耦合器中的变换介质参数;两种不同的方案应用于介质波导耦合器设计，都有很高的效率，通过设置大的折射率系数，可以进一步提高耦合器的效率，且简单参数变换介质同样可以应用到介质波导耦合。　　第五章基于阻抗可调的变换光学理论设计了三维的光学元件，边界上电场方向和磁场方向的拉伸率可以不一致。通过调节阻抗系数，用此结构可设计任意的具有不同内径和外径的同轴波导耦合器。此外，用各向同性材料设计了空间任意拐弯的同轴波导。　　第六章全文总结和展望。