由于人工电磁材料具备许多有别于传统材料的新奇特性，近年来被广泛应用于电磁器件的性能改良与新型电磁器件的设计中。同时，变换光学理论的出现，为人们提供了一种实现对电磁波的任意控制的理论方法。将变换光学方法与人工电磁材料结合，能够打破一些传统理论的桎梏，设计出具有独特功能的新型电磁器件，如隐身衣，幻觉光学器件等等。　　本文对变换光学理论和各向异性人工电磁材料进行了研究，并在理论分析的基础上，设计出了几种新型的电磁器件。主要内容如下:　　1.研究了自聚焦透镜成像的衍射极限，设计出了基于变换光学的超自聚焦透镜，它可以实现超越原自聚焦透镜衍射极限的成像，提高原透镜的分辨率。这一设计是通过实施纵向压缩坐标变换实现的，同时，我们还研究并对比了实施不同压缩变换后的效果。　　2.设计了带有隐身区域的麦克斯韦鱼眼透镜，此透镜可以在有障碍物时实现对任意方向入射波束的耦合，我们通过全波仿真分析验证了设计结果，并且将这一结构应用于表面等离子激元(SPPs)波束的耦合。　　3.对极端各向异性材料进行了研究，说明了其具有抑制波束发散，支持亚波长波束无衍射地传播的理论机制。通过对极端各向异性材料的组合、旋转和变换，设计了三种亚波长波束调控器件，包括:亚波长波分束器、亚波长波束压缩器、亚波长定向辐射波束发生器。基于等效媒质理论，我们通过两种自然材料交替的多层媒质结构实现了这些基于极端各向异性材料的器件。　　4.研究了金属-介质表面传播的SPPs波束在遇到缝隙、障碍物、粗糙表面时的传播情况，SPPs波束在这些情形下会产生严重发散，无法继续传播。极端各向异性材料与各向异性近零材料均具有抑制波束沿某一方向发散的特性，我们对其进行了理论分析，并通过全波仿真分析验证，实现了SPPs波束沿缝隙传播的耦合及在粗糙表面的传播等，拓展了SPPs波束的应用场景。