经过近几十年的发展,负折射率材料已经从当初的假想,再到理论成立,已经发展到用来制作集成光学元器件了,其中的应用有负折射率材料的传感器。跟常规介质的传感器比较,负折射率材料传感器会有更高的灵敏度和更低的探测极限。本文从麦克斯韦方程组出发,利用数值计算法,研究了负折射率材料对四层平板波导模式特性的影响,主要完成的工作如下：(1)首先介绍了三层平板波导的模式特性,然后在三层结构的基础上,通过在覆盖层和波导层之间引入缓冲层,导出了TE和TM模式下四层平板波导的模式本征方程和电场公式。(2)研究了四层平板波导的波导层采用单负材料时,模型参数对振荡导模和表面导模的影响。结果发现,负折射率材料四层平板波导存在TEo模,在波导层和负折射率材料缓冲层之间产生的衰逝波可以激发负折射率材料缓冲层与覆盖层间的表面导模,且表面导模明显被负折射率缓冲层放大。(3)研究了四层平板波导的波导层采用双负材料时,模型参数对振荡导模的影响。通过对模式特性曲线的分析,我们发现：该波导结构存在基模,高阶模式的TE模和TM模会出现双模现象,波导层折射率小于缓冲层折射率的甚至存在三模简并,这有利于带通特性器件的设计。在特定的波导层厚度下,同阶的TE模和TM模会具有相同的有效折射率,这一特性可以用来实现一些偏振不敏感的器件。随着波导层厚度的增大,模式兼并的现象会越不明显。随着波导层和缓冲层的介电常数和磁导率的增大,模式的特征曲线会往左移动,且存在双模的区域变窄。通过控制平板波导波导层和缓冲层的介质参数可以灵活改变波导的模式特性。