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目前，超构材料(metamaterials)已经成为国际物理学界横跨光学，光子学，电磁学以及微纳加工等学科的一个引入注目的热门领域.人们深入研究了电磁波在超构材料中的传播，散射等特性，设计不同结构的超构材料在各波段实现电磁波波束聚焦，负折射，隐形和”人造黑洞”，高定向天线发射，大容量光存储等功能. 磁性超构材料是由尺寸小于激发波长的磁共振结构组成的.早期的研究基于体系中单元之间没有耦合的假设之上，利用有效介质理论解释其特有的电磁特性.有效介质理论在结构单元间隔很大的条件下是合理的.当间隔尺寸逐渐变小时，单元之间就会有很强的耦合作用.这样，考虑耦合的超构材料有很多新奇的效应和潜在的应用.本文研究的就是耦合超构材料中的共振杂化，旋光与传感特性，内容包含以下几个相关的方面: 在第一章中，简单地介绍本文的研究背景，给出超构材料的概念以及超构材料中负折射，磁响应，隐形及电磁耦合等效应的研究进展.同时回顾了近年来耦合超构材料中，我们组及国际上其他几个组的最新工作进展。 在第二章中，我们在理论上研究了含有一定转角的双断环结构的异构超构材料中的电磁响应.根据基于含耦合作用的拉格朗日模型的有效介质理论，该异构超构材料中存在两个本征偏振态，分别为一左旋椭圆偏振波和一右旋椭圆偏振波.一线偏振电磁波透过此异构超构材料时，透射电磁波在共振波长附近发生了变化.改变两断环间的旋转角，我们可以调制异构超构材料中的耦合作用，改变异构超构材料中的电磁响应，从而得到丰富的透射电磁波的物理性质，设计新奇的功能器件. 在第三章中，我们研究了耦合金属纳米棒结构中磁等离激元模式杂化及近红外波段透射光的旋光特性.由于耦合效应，三金属纳米棒结构中存在两个正交杂化的磁等离激元模式.当一线偏振光入射到三金属纳米棒结构的超构材料时，这两个磁等离激元模式被激发出来.在共振波长附近，透射光的偏振态发生了变化，其偏振主轴有一定角度的旋转.但是当只有一个磁共振模式被激发时，其透射光的偏振态不发生变化.而基于含耦合的拉格朗日模型的有效介质理论，利用坐标变换的方法，我们可以很好地解释三金属纳米棒结构的超构材料中的旋光效应.这一特性使得其在偏振调控方面有潜在的应用. 在第四章中，我们研究了金属纳米棒对和耦合金属纳米棒结构中磁共振的传感特性.磁响应的线宽比电响应的线宽要窄很多;同时，与单金属纳米棒结构的局域等离激元模式相比，在磁等离激元模式的共振波长处，金属纳米棒对和耦合金属纳米棒结构中的电磁场被很强地局域在金属结构表面.这些性质使金属纳米棒对和耦合金属纳米棒结构中的磁等离激元模式有高的传感特性，在生物化学传感领域有潜在的应用. 在第五章中，我们设计了L形金属纳米棒结构并研究其共振杂化，旋光与传感特性.由于L形金属纳米棒结构中的杂化效应，两个局域等离激元模式被激发出来，从而导致透射光的偏振态在共振波长附近发生了变化.基于偏振转换效应，局域等离激元模式的传感特性有了很大的提高.我们所设计的结构简单，易于加工，在生物化学传感领域有潜在的应用价值. 在本文的最后一章，我们给出一个简单的总结和展望.