双负材料是指介电常数和磁导率同时为负的材料。因为电磁波在其中传播时，电场((E))、磁场((H))和波矢((k))满足左手螺旋定则，经常又被称为左手材料。近几年中，对双负材料的特殊性质的研究已经成为在人工复合材料研究领域中的热点。相应的，介电常数和磁导率同时为正的材料被称为右手材料，即电磁波在其中传播时，电场((E))、磁场((H))和波矢((k))满足右手螺旋定则。一般的电介质材料都是右手材料。单负材料，顾名思义，其介电常数和磁导率中仅有一个为负值而另一个为正值。若磁导率为负值，介电常数为正值，此单负材料称为磁负材料；反之，若介电常数为负值，磁导率为正值，则此单负材料称为电负材料。由于单负材料自身的一些特殊性质，它们也受到了广泛的关注。 本文着重研究了由双负材料和单负材料组成的一维体系的线性性质和非线性性质。文章主要内容为： 一、由单负材料构成的双层结构与双负材料的等价性研究 我们使用有效媒质方法研究了由单负材料组成的双层结构的等效物理性质。在|klz|dl〈〈l的条件下，我们率先推导出有效介电常数和磁导率张量的六个张量元的解析表达形式。理论研究表明，这种单负材料组成的双层结构可以等效为一块单轴各向异性材料。而且，在频率范围为(4×109rad／s，4．714×109rad／s)的区间内体系可以展现负折射现象。同时，我们也详细的分析了各频段上双层结构的折射性质和截止情况。最后，本文研究了双层结构对衰减波的放大性质以及它激发的表面等离激元。结果表明，双层结构能在界面上激发表面等离激元，从而很有效的放大衰减波，这进一步证明了双层结构可以等效为双负材料的论断。 二、由各向异性双负材料组成的一维光-Z晶体的全方向反射 我们研究了由各向异性双负材料和右手材料组成的一维光子晶体的色散关系、透射性质和在m=O带隙中的全方向反射区的性质。我们首先利用传输矩阵方法解析推导出了这个一维周期性结构的色散关系，预测出m=O带隙与在各向同性双负材料和右手材料组成的一维光子晶体中的万=0带隙非常相似。当体系的每层材料的厚度发生放缩或厚度有一定的起伏，它也具有很强的稳定性。我们利用有效媒质方法讨论了TE波和TM波在各种不同的系数选取情况下，在m=O带隙中全反射区域的边界，。并且分析了频谱中不同区域的截止性质。最后，我们预测出在这个由各向异性双负材料和右手材料组成的一维光子晶体中，可以产生一个完全反射区域，在这个区域内，任何角度入射的TE波或TM波都不能透过。 三、由单负材料组成的一维体系的非线性响应 本文研究了由单负材料组成的一维结构(周期性结构和缺陷结构)的非线性响应性质。在周期性结构中，我们将单负结构中独有的Zero一φ带隙和Bragg带隙的情况进行比较，得到由单负材料组成的周期性结构所特有的非线性性质。通过计算电磁波的透射系数、电场分布和相位变化，发现在Bragg带隙附近，电磁波的性质强烈依赖于入射角度、体系中材料的厚度的放缩和体系的损耗。而相反的在zero一φ带隙区域，电磁波特性展示了它很好的稳定性。 我们还进一步研究由单负材料组成的对称和非对称缺陷结构的非线性响应。研究结果表明，在不同的入射角度下，可以发现电磁波的透射系数、电场分布和相位变化的变化也很小，也表现出很强的稳定性。