左手材料(Left-handed metamaterials，LHMs)是一种介电常数和磁导率同时为负的人工复合结构材料，由于在其中传播电磁波的相速度和群速度方向相反，表现出一系列反常的电磁特性。LHMs的发现被美国《Science》杂志评为2003年度十大科技突破之一，是当前物理与电磁学研究领域中的前沿与热点问题。2006年Pentry等人提出了使用超材料实现对电磁场方向进行任意改变的设计理论，随后，Duke大学的科学家们利用相关理论制造出的“隐形斗篷”(circular cloaking device)再次被《Science》评选为年度世界十大科技突破之一。 本论文主要采用空间法研究了负磁导率材料的缺陷效应和非对称结构左手材料的禁带效应，并利用波导法研究了具有适当厚度环结构的负磁导率材料的微波电磁响应行为。得到了以下研究结果： 1．制备了带有点缺陷金属开口谐振环(split ring resonators，SRRs)的二维、三维负磁导率材料，采用空间法测量了中心点缺陷对样品微波透射行为的影响。实验结果表明，负磁导率材料中点缺陷SRRs的引入破坏了SRRs间的电磁耦合作用和结构的周期性，致使材料谐振峰的谐振强度和谐振频率发生变化。而且，通过引入不同尺寸缺陷SRRs，可制备出谐振频率和谐振强度可调的负磁导率材料。 2．采用空间法研究了非对称结构对LHMs X波段微波透射与反射行为的影响。实验结果表明，非对称结构的引入导致左手材料产生双透射峰和双反射谷；双峰和双谷的强度与频率位置主要受控于非对称结构中环与杆的非对称度。另外，数值模拟计算表明在左手材料中引入不同分布的SRRs可使材料产生双左手频率区域，与实验测量结果一致。 3．采用矩形波导法首次实验研究了微波垂直入射具有适当厚度金属铜圆环结构的微波电磁响应行为。实验结果表明，当金属铜环的厚度增加到一定值时，在中心频率14.5GHz处出现透射禁带，并且在透射禁带位置相位发生跃变。采用双各向异性媒质模型计算了铜圆环结构的磁导率随频率的变化关系，在透射禁带处磁导率为负。将具有适当厚的金属圆环与金属线——对应组合时，电磁波垂直入射可表现出左手行为。