开展负折射材料的研究具有重要的科学意义和实际应用效益，符合科学研究发展的趋势，是目前物理学界的前沿性课题。光子晶体作为未来集成光路的基础材料，在光通讯、微波通讯、光电器件、光电子集成以及国防隐身材料等领域具有十分广阔的应用前景，因而被许多国家列为战略研究项目，一场关于光子晶体的国际竞争正在如火如荼的展开。目前负折射材料的研究集中在两个方面：一个是负折射材料的研究，对于各种负折射材料如何设计其结构改进性能，其目标是尽量拓宽负折射发生的频率范围，尽量降低损耗和探索合成负折射材料的新方法；另一个是负折射材料物理效应的研究。目前取得重要进展和受到广泛关注的仍是负折射效应和Pendry在此基础上提出的“超透镜”效应。其他方面，反常Doppler效应和反常Cerenkov效应等其他效应的研究还非常少。鉴于此，本文致力于研究负折射光子晶体的反常Doppler效应的实验验证，在制备了光子晶体实物、理论上严格设计整套实验方案的基础上，结合光学，电子技术和机械知识，建立了测量负折射光子晶体反常Doppler效应实验验证的光学系统。开展的主要研究工作和获得的结论如下：从理论上分析设计了实验所用的光子晶体结构，据所设计的结构制备了光子晶体样品，再在万能工具显微镜下加工成实验能用的光子晶体组件。光子晶体组件的良好性是实验成功的首要条件。从Doppler效应及光程两个不同角度理论分析了所设计的实验方案，推导了理论上应该产生的光电流及拍频公式，并阐明了所设计的实验方案能证明负折射光子晶体的Doppler效应是反常的判据；介绍了实验的光路系统（信号光路与参考光路）、扫描控制系统、数据采集系统中所需的实验设备；阐述了实验控制程序的总体设计方案。实验方案的设计及实验设备的精心选择为实验的成功进行做好充分的准备。首次证明了负折射光子晶体确实存在反常Doppler效应。验证了632.8nm波长及10600nm波长激光的正常Doppler效应与理论分析相符；用棱镜折射实验验证所设计的光子晶体结构对于10600nm波长确实存在负折射现象；据所设计的光路结构，验证了负折射光子晶体的反常Doppler效应实验结果与理论分析值的相对误差能控制在10%以内。