超常材料是一种人工微结构材料，它的电磁特性可以按照人们的意愿调节，能实现天然材料所不具有的奇异特性，并带来了前所未有的应用，如电磁隐形和分辨率突破衍射极限的超透镜。超常材料是最近十年的研究热点，特别是基于坐标变换理论的指导，众多新颖的光子器件被提出和实现。这种基于坐标变换理论的超常材料也称变换介质。变换介质能够灵活地操控和引导电磁波的传输。最近，基于光学变换理论的波形变换器和光束偏折器被提出。但这类器件的功能依赖于出射边界的变形和偏折。本文中，我们根据变换光学理论，提出一种反变换的方法，设计变换介质平板操控电磁波相位。该方法可以实现任意的波形变换，而且不依赖于器件的外形，有利于实现即插即用光器件。具体开展了如下工作：1.研究利用变换介质实现平面波偏折。从常规的直接变换方法出发，建立了反变换的方法，能实现相同的效果。建立平面波偏折的坐标变换，得到材料介电常数和磁导率张量。利用有限元分析软件验证设计的变换介质。在平板器件内，功率流方向与波前不垂直，但离开变换介质平板后，功率流和波矢具有相同的方向，并在顺时针或是逆时针方向偏离原来的入射方向。出射波相对入射波的偏折角度是可控的。在平板介质操控出射波方向的基础上，设计了平板光束分束器和出射方向可控的移位器。利用有限元分析软件对所设计的器件进行全波仿真验证。本章结果可能在高方向性天线和光束分束设计方面具有一定的价值。2.研究利用变换介质圆柱调控光束相位。基于坐标变换理论，设计变换介质圆柱，将平面波前转化成螺旋波前。我们以高斯光束为例，将其转化成拉盖尔高斯光束。利用有限元分析方法对所设计的变换介质圆柱进行全波仿真验证。此变换介质圆柱在理论上是无反射的，以至转换效率非常高。将不同个数的变换介质圆柱叠加起来，可以很方便的产生任意值的轨道角动量。该方案提供了一种产生具有轨道角动量光束的新方法，对操控光的霍尔效应可能具有潜在价值。3.研究利用平板变换介质实现平面波波形转换。基于坐标变换理论，提出可以将平面波变成凹面波或凸面面波的波形变换器。本章进行的坐标变换是将抛物面变成平面，并给出了变换介质板的本构参数的解析表达式。应用这样的变换介质平板，可以实现高斯光束的准直和聚集。对所提方案进行了数值仿真验证。