双负材料是指介电常数和磁导率同时为负的材料,经常又被称为左手材料,因为电磁波在其中传播时,电场(Ev )、磁场(Hv )和波矢(kv )构成左手螺旋定则。相反,介电常数和磁导率同时为正的材料被称为右手材料,因为电磁波在其中传播时,电场(Ev )、磁场(Hv )和波矢(kv )构成右手螺旋定则。与双负材料不同,单负材料是这样一种材料,其介电常数和磁导率仅其中一个为正而另一个为负。若磁导率为负,介电常数为正,该单负材料称为磁负材料;反之,若介电常数为负,磁导率为正,该单负材料称为电负材料。本文重点研究了双负材料和单负材料中电磁波传输特性,主要包括以下几个方面的内容: 第一,磁负材料和电负材料构成的复合材料与双负材料的等价性在长波近似下,利用传输矩阵的方法,我们给出了磁负材料和电负材料构成的双层结构的有效介电常数和磁导率的解析表述式。数值结果显示这个双层结构的有效介电常数和磁导率在某一频率范围内可以同时为负,从而证明了该双层结构与双负材料的等价性。理论计算还表明由单负材料组成的复合体系同双负材料一样,能够激发表面极化激元,因此也可以放大倏失波,从而进一步肯定了这种等价性。第二,包含双负材料或单负材料的一维光子晶体的光子带隙研究从有效媒质理论出发,我们研究了双负材料与右手材料构成的一维光子晶体的零体平均折射率光子带隙,以及磁负材料与电负材料构成的一维光子晶体的零有效相移光子带隙,我们认为可以用全反射来统一解释这两种光子带隙。而且,从有效媒质理论出发,也很容易理解这两种光子带隙的一些重要特性,如标度不变性,即光子带隙的位置与宽度不随组分厚度同比例缩放而改变。