通过计算损耗型单负材料双层异质结构中的透射、反射和吸收随损耗系数的变化, 对单负材料双层异质结构基于损耗的光学性质调控进行了研究。首先, 对损耗型单负材料单层结构的透射行为进行了计算, 给出了单层结构随损耗系数增大的非单调透射的变化图像。接着, 计算了损耗型单负材料双层异质结构中的透射、反射和吸收随损耗系数的变化曲线, 并分析了不同频率下透射与损耗系数之间的关系。研究结果表明, 在远离隧穿频率处, 随损耗系数的逐渐增大, 异质结的透射呈现出先减小后增大的变化。计算的电磁场强度分布图像表明, 双层异质结中透射与损耗系数之间为非单调关系, 起源于损耗型单负材料界面处的反常场局域效应, 即随着损耗系数的增大, 场局域先减弱后增强。

采用传输矩阵法研究了两种色散单负材料组成三明治结构的共振隧穿特性，结果表明如果该结构满足耦合匹配条件时，共振隧穿峰发生吞并。共振峰的隧穿频率不受匹配三层结构厚度比例的影响，厚度的同比例增大，仅仅影响共振透射峰的品质因子。研究了该结构的电场分布特征，结果表明电场分布主要布局域在两种介质的分界面处。但考虑单负材料损耗时，损耗导致该结构电场分布的对称性破坏，透射率降低。

用传输矩阵法研究了单负材料一维光子晶体(ABD)m(CBA)n(ABD)m(CBA)n的透射谱。结果表明: 当增加周期数m或D层介质厚度dD时, 透射谱中的两个隧穿模越加锋锐, 但所处频率位置不变; 当增加周期数n或C层介质厚度dC时, 透射谱中的两个隧穿模向中间靠拢趋于简并; 当增加A层介质厚度dA时, 透射谱中双隧穿模结构及位置无变化, 而当增加B层介质厚度dB时, 透射谱中的三模结构向低频方向移动, 且逐渐消失; 随着入射角θ的增大, 透射谱中两隧穿模向禁带中心靠拢。利用单负材料光子晶体的透射谱特性可实现可调性和高品质的单、多通道超窄带滤波功能。

研究了以左手材料为衬底和单负材料为覆盖层三层平板波导中TE模的传输特性, 为波导器件的设计提供了理论支持。导出了归一化有效厚度与归一化频率的关系, 数值计算分析了三层平板波导的传输特性。结果表明,该三层平板波导TE模具有以下特性: 1)当导波 层与衬底或覆盖层磁导率的比值增大时,归一化有效折射率随频率的变化率减小。 2)当不 对称因子趋近于0时, 随单调变化;当较大时,在截止频率附近,TE、TE、TE、TE和TE模出 现双值现象。3)当增大时, -曲线从左向右移动。4)对于TE模, 出现负值。

利用传输矩阵法，讨论了由单负材料组成的对称型一维光子晶体的偏振特性。结果表明: 入射角较小时，TE、TM两波隧穿模的中心位置基本相同。入射角θ增加，两隧穿模均向短波方向移动，且其半峰全宽变窄。入射角θ>20°时，两隧穿模的蓝移量增加，且TM波的移动量大于TE的，入射角越大，这一变化越明显。周期数N 增加时，两隧穿模的位置保持不变，半峰全宽变窄; TM波隧穿模的透射率保持为1，而TE波的有所下降。介质的几何厚度增加时，两隧穿模均向长波方向移动，隧穿模的透射率保持不变。两介质几何厚度的变化量相同，两隧穿模的移动量也分别相同。

利用传输矩阵法研究了单负材料一维光子晶体(AB)m(ADBDB)n(AB)mA的透射谱，发现：透射谱中出现2个共振隧穿模,其位置和间距可由周期数m或n，以及介质层厚度d调节控制。改变m，会出现2个恒定间距的共振隧穿模；改变dA，共振隧穿模间距增大，且当dA ≥25 mm时，间距增大加剧；改变n，共振隧穿模逐渐趋于简并，当n≥6时,两隧穿模合二为一；改变dD，两共振隧穿模亦逐渐趋于简并，当dD≥20 mm时,两隧穿模亦合二为一。这些特性可为利用光子晶体设计可调性高品质单通道、双通道滤波器提供参考。

根据Maxwell电磁场理论,推导出线偏振单色平面波的普适菲涅尔表达式,得到特异材料反射相移计算公式.利用反射相移公式研究了线偏振单色平面波从空气入射到单负材料(ε＜0或μ＜0 )时分界面处反射相位的特性.结果表明单负材料界面处反射相位连续变化,与传统材料全反射的相位变化特点相似.

采用传输矩阵法系统研究了含空气缺陷层的单负材料一维光子晶体光学特性。发现在禁带中出现的透射峰随着缺陷层厚度的增加向低频方向移动, 这与传统正折射率材料构成的结构类似。但是, 该透射峰位置并不能用传统的有效介质理论来确定。而且, 透射峰的频率位置几乎不受入射角度和平面波的偏振状态的影响, 表明该透射峰的形成并不是由于布拉格效应, 而应归因于单负折射率材料的相位消除效应。因此, 含空气缺陷层的单负材料光子晶体, 其缺陷峰的性质具有与传统缺陷结构和纯粹单负材料缺陷结构不同的性质, 利用这些特性可以设计一种全角、可调的光子晶体滤波器。