自从2006年Pendry等人提出用坐标变换的方法成功地设计了完美的隐身衣以来,在电磁学中,坐标变换法已经成为了一个用于任意地控制电磁波传播路径的通用方法,在最近几年吸引了越来越多的研究者的兴趣,并初步形成了一门新的学科即“变换电磁学”。变换电磁学利用坐标变换法来设计和研究各种基于超材料的具有新颖功能的器件,这些器件可统称为“变换器件”。坐标变换法作为一种强大的设计手段,对电磁波的隐身与伪装领域有着重要意义。利用它不但设计出了各种形状的隐身衣,而且派生出了许多具有新式隐身与伪装功能的电磁波器件,例如旋转器、波束分离器、超级散射体、超级吸收体、外部隐身衣(隐身伞)、幻象器等等。但是由于设计出来的各种变换器件对材料的要求十分苛刻,通常需要材料参数高度各向异性、并随着位置在相当大的数值范围内连续变化等等。这些困难如果不解决将会极大的制约设计出来的各种变换器件的实现,而真正实现这些器件才是变换电磁学的意义所在。在现阶段甚至是在可预见的未来,材料的制备手段难以发展到符合目前大多数变换器件要求的水平。因此,本文致力于设计各种器件的易于实现的版本,与此同时,为了进一步发挥坐标变换法的作用,还设计了多种新式的具备各种功能的变换器件。首先,为了降低变换器件的结构复杂程度和对材料的要求,我们在论文中开展了五个方面的工作:1、设计了一种均匀材料构建的隐身衣,该隐身衣由八块共四种非奇异的均匀材料组成,能够给实际实现带来极大的方便:2、设计了一种适用于各种类型物体的通用位移器,能够将任意的物体图像移动特定的距离,从而达到隐藏物体真实位置的目的；3、基于通用位移器的概念,提出了一种更佳的设计方法,得到了由均匀材料构成的通用位移器,该器件在实现上将更为容易；4、提出了一种随着入射场的方向变化而改变场聚集率的场聚集器,这种器件可望在太阳能电池中得到应用,也可进一步改进成为结构简单的超级散射体或吸收体,进而应用于隐身或伪装领域；5、设计了由均匀材料构成的场聚集器,并且发现在此基础上能够获得由均匀材料构成的可变聚集率的场聚集器以及超级散射体、吸收体。其次,为了适应实际物体复杂多变的外形,提出了一种边界映射法用以设计一些复杂的任意形状的器件,并利用此方法首次设计出了真正任意形状的变形器。最后,为了解决变换器件中普遍存在的损耗问题,提出了一种新的复坐标变换方法,这种新的方法能够把材料的电磁参数的虚部考虑到,这与传统坐标变换法只考虑材料的电磁参数的实部有显著不同,使用传统坐标变换法设计得到的器件全部都需要由无损耗的材料构成,而一般材料都会具有损耗,实际材料的损耗会显著地降低器件的性能,特别是在实用的情况下器件的大小远大于波长的尺寸,此时损耗成为绝大多数器件的致命缺点。复坐标变换法结合了增益材料来适当地补偿了材料产生导致的损耗,从而为坐标变换法带来根本性的改变。通过本论文的一系列工作,我们解决了多种新型隐身和伪装结构在实际实现的过程中所面临的一些重要问题,获得的设计结果可望在实验中获得实现,从而推动了变换电磁学从理论设计到实际实现的过程。