本文从麦克斯韦方程组出发,利用微波和射线光学理论来开展电磁器件的设计。对电磁器件的设计背景以及基础的微波和光学理论进行介绍之后,本文分别利用射线光学法、变换光学法、色散方程法这三种方法进行电磁器件的设计,进一步丰富了电磁器件的种类和设计方法。一、基于射线光学理论,介绍一种由光线路径求解球对称分布的介质折射率的方法。受此方法启发,文中设计了一种圆形曲线簇,然后通过该曲线簇求解获得了MAXWELL鱼眼透镜的折射率分布,并给出了详细的求解过程。根据所设计的曲线簇的特点,还提出了一种鱼眼透镜的可能应用。本工作进一步充实了鱼眼透镜的理论基础并拓展了鱼眼透镜的应用前景。二、将量子力学中的PT对称系统引入变换光学理论中,设计了一种单向隐形的电磁波集中器,并介绍了该集中器的工作机理。这种具备单向隐形功能的电磁波集中器丰富了现有的电磁波集中器的类型,并且可以进一步探索应用于无线充电等场景。三、利用各向异性材料的一般色散方程进行光线路径操控,提出了一种新的多向隐形装置的设计方法。这种方法所设计的隐形装置可以用一般的天然各向异性晶体进行制备,并且理论上有无限多种解决方案。文中围绕其中的一种可行方案阐述了具体的设计过程。这种方法为隐形装置的设计与制备提供了一种切实可行的新方案,使得隐形装置向实践应用又迈进了一步。论文的工作对于新型电磁器件的设计和实现,具有理论价值和实际参考意义。