近年来，人工电磁材料中出现了许多新奇的电磁性质，例如人工磁性、负折射现象、光学隐身等。这些性质是传统光学材料所不具备的，对这些有趣性质的深入研究不仅能加深人们对人工微结构中电磁波传播规律的认识，而且有助于我们实现对电磁波的调控、研制全光型材料和器件，最终有可能导致光子取代电子而成为新一代信息载体。　　 所谓负折射率材料，即折射率为负数的材料，通常是指介电常数和磁导率都小于零的电磁材料。负折射率材料中出现了一些反常的物理现象，例如逆多普勒效应(Reversed Doppler Effect)和逆切伦科夫辐射(Reversed CerenkovRadiation)等；利用负折射率材料还可以实现放大倏逝波(evanescent waves)的完美透镜(perfect lens)等。目前关于负折射率材料的研究已经从最初的微波波段扩展至太赫兹频段、红外光区乃至光频波段。特别地，光频波段的负折射材料，在数据存储、高分辨显微技术和纳米印刷技术等方面有着潜在的广泛应用。　　 本论文从实验和理论两方面研究光频负折射材料的制备、表征及其可能的应用，具体内容如下：　　 第一，我们从实验和理论两方面研究了亚波长带孔金属/介电多层结构中光频负折射现象。首先我们设计了一系列亚波长带孔金属/介电多层结构，然后基于有限元时域差分方法，我们从理论上计算出亚波长带孔金属/介电多层结构中随频率变化的有效介电常数、磁导率和折射率，证实在该系统中存在可见光区的负折射现象，微观分析揭示该现象来源于多层结构中强烈的电响应和磁共振。实验上，我们利用磁控溅射和聚焦离子束刻蚀技术制备出一系列亚波长带孔金属/介电多层结构的样品，并利用分光光度计对其进行光谱测量，并进行表征，实验结果与理论计算基本吻合。　　 第二，我们理论上研究了由正负折射率材料堆积而成的多层结构中光传播，发现其中存在完美透射的现象。研究表明，该完美透射来源于结构中的阻抗匹配，并且这种完美透射的频率和强度不随入射光的角度和偏振改变而变化，同时对于系统的无序也不敏感，因而具有普遍意义。研究结果给出了一种通过正负折射率材料的堆砌来实现全角度光透明的新思路。　　 总之，我们的研究工作从理论和实验两方面研究了亚波长带孔金属/介电多层结构中可见光区的负折射现象和异常的光透射行为，并揭示了正负折射率材料堆积而成的多层结构中完美透射的现象，给出了一种基于负折射率材料的新型滤波器件。这些研究结果为发展新型电磁材料和器件提供科学依据，为实现电磁波的调控开拓思路。