本论文的研究方向是周期结构中非线性负折射(Negative Refraction，NR)和孤子效应(Soliton Effect/Light Bullet)的动力学特性研究。主要内容包括：(1)周期结构(包含：主动型、主被动型布拉格反射镜)斜入射的带隙结构和匹配失配特性；周期结构的透射、反射和吸收光谱特性研究。(2)周期结构中非线性孤子传播特性，着重研究和数值模拟脉冲和连续光在共振吸收布拉格(Resonantly Absorbing Bragg Reflector，RABR)结构中的负折射动力学特性，超聚焦和调制非稳等非线性效应。 负折射率材料是由1967年前苏联物理学家Veselago首先提出并研究的一种在同一频段具有负的介电常数(ε<0)和负的磁导率(μ<0)的人工电磁材料。这种材料所具有的奇特的光学与电磁学的性质以及在信息科学与技术方面的潜在应用引起了人们广泛的关注与研究。近年来，国际上实现负折射率材料的方案多为基于经典电磁理论基础上各向异性的组合材料方案或者高维光子晶体中实现，并且几乎所有的方案都是在线性材料范围内。这些方案不可避免的存在损耗较大或者对材料以及空间结构的精密加工的要求过高。因此，本论文基于光子晶体和能级体系/量子阱的结合的模型来研究非线性材料中的负折射动力学特性。研究表明，这类材料可以在一维的周期结构中实现负折射并有着很高的能量透射效率和丰富的物理现象。 本论文在总结近些年来实现负折射的经典模型的理论基础上，着重分析共振吸收布拉格结构的带隙特性，光子弹和非线性负折射动力学特性。全文分为四个章节来论述： 第一章，简要介绍了负折射材料的定义，性质，特点以及研究发展的历史、研究意义和经典的方案，进而概述本论文的研究内容及目的。 第二章，详细介绍周期结构的几类模型，推导了斜入射主动光子晶体和主被动光子晶体的非线性传播方程，并对匹配情况，带隙结构，透射反射和吸收谱进行全面的分析。 第三章，通过数值模拟详细地研究了脉冲和连续光在RABR结构中的前后向波能量交换和相互作用转化，背景场的产生，光子弹，调制非稳和最终的负折射现象的产生以及负折射的效率和角度偏折情况分析。 第四章，对本论文所研究课题的几个部分进行了总结，明确了周期结构中非线性负折射的新颖性和重要性，并讨论了以后理论和实验展开的研究方向。