左手材料是电容率和磁导率同时小于零的人工特异材料，它具有诸多不同于普通介质的非凡特性和潜在的应用前景，是当前国际研究的热点课题之一。本论文是根据目前左手材料的不足，设计了多种新型左手材料，尤其是在可见光波段具有高透过率的左手材料。主要内容包括以下几个方面： （1）限于金属波导中的离散渔网格振荡器。通过对一个结构单元的S参数的计算，提取出材料的各种电磁参数，并发现折射率在波长为614 nm和661 nm之间是负的。品质因数FOM的最大值在640nm处为0．9。对于另外一组单元尺寸，在波长655 nm处的FOM值达到1．07。还通过计算单元中银表面的诱导电流分布，揭示了此结构的振荡机理。以及提出了相应的LC振荡电路，并对其进行定量的分析和计算，计算结果显示了文中提出的LC振荡模型能够较好地预言结构的共振波长。 （2）限于金属波导中的离散杆对振荡器。通过对一个结构单元的S参数的计算，提取出材料的各种电磁参数，并发现折射率在波长为517 nm和564 nm之间是负的。品质因数FOM的最大值在543．5 nm处为1．12。对于另外一组单元尺寸，在波长721 nm处的FOM值达到1．41。大量的模拟也验证了只要改变单元的几何尺寸就可以获得具有高FOM值的负折射带。 （3）内有金属杆阵列的金属波导。通过对材料的一个单元的S参数的计算，提取出材料的折射率、波阻抗、有效电容率和有效磁导率。模拟结果显示具有高透过率负折射带位于672 nm和798 nm之间，在波长为710 nm处品质因数FOM的值达到3．17。这个值是目前所报道的在可见光区域中甚至是在整个光波段中最大的值。大量的模拟验证了只要通过简单地调谐缝隙间距就能够很容易地获得具有高透过率的不同的负折射带。这是一种非常有效的在可见光区域实现负折射的方法。另外，通过模拟银中的诱导电流分布，揭示了材料结构的振荡机理。最后，设计一个楔型结构证实了负折射行为。 （4）对称π型阵列特异材料。数值模拟展示了这种结构具有负折射特性。从S参数中，分别提取出折射率、波阻抗、有效电容率和有效磁导率。从折射率特性曲线中，发现存在负折射率带。此外，通过模拟在共振频率附近处π型铜线中的电流分布，揭示了振荡机理。 （5）对称C型阵列特异材料。数值模拟展示了这种结构具有非凡的电磁共振现象和负折射性质。S参数频率响应曲线揭示了两电磁共振现象。从提取折射率特性曲线中，发现高透过率的负折射带大致位于两个电磁共振峰之间。研究也发现：出现两电磁共振现象的原因来自于C型环之间的磁耦合。通过改变C型环的尺寸，可以改变两振荡频率的位置，甚至使得两个振荡频率出现二重简并。反过来，当振荡频率简并时，通过改变C型环尺寸，可以使得振荡频率分裂，正是这种分裂带来了负折射带的展宽。 （6）改造的开口环和金属线阵列特异材料。通过对开口环和金属线阵列结构的改造。使得每个单元由两个分离的开口环和一根金属线构成。数值模拟展示了这种结构具有负折射现象。重要的是，只需简单地调节衬底A的位置，就可获得不同的负折射带，这些带的叠加能够得到更宽的负折射带。所设计的这种结构的优点既灵活又真正可调，有利于在微波器件中应用。此外，通过分析开口环中的电流和电荷分布解释了衬底位于不同位置处影响折射率的原因。 （7）基于三层单元的一维周期性介质。首先，根据有效波近似，推导出这种结构的有效电容率和有效磁导率的表达式。并以三层周期性结构为例，证实了这种结构的负折射现象。值得注意的是，当结构单元的三层分别由单负型电容率介质、单负型磁导率介质和右手介质构成时，通过调谐右手介质层的折射率或是厚度就很容易得到更多值的负折射率。因此，这种三层周期性结构明显优于两层周期性结构。其次，在非有效波近似情况下，推导出了多层周期型复合体结构的波矢和有效折射率方程。仍以三层周期性结构为例，证实了理论的正确性，并且也证实同样能够产生负折射现象。