电磁超构材料是由亚波长共振单元在特征尺寸上以一定周期或非周期排布构成的人工复合材料,呈现出天然材料不具备的奇异电磁特性,并由此实现对电磁波的任意调控,如反常反射、反常折射和极化转换等。相位是表征电磁波的基本物理量之一,相位调制一直都是光学领域的研究热点。传统光学元件通过改变器件本身厚度或利用天然材料的折射率差异实现相位调控,而磁性超构材料的引入,不仅能有效的提升相位调制效率,还将极大的减小结构尺寸。由介质柱阵列构成的亚波长介质波导,不仅克服了金属等离子体波导材料的欧姆损耗,还具备无辐射损耗的优点。本文在基于亚波长介质柱阵列导波的同时,引入易于调控的磁性超构材料,在微波波段设计了介质阵列导波—磁性超构材料实现相位调控的复合结构。论文具体结构为:第一章中对电磁超构材料的研究进展、应用以及表面特性进行了梳理与总结。第二章中介绍了本文的理论模型及理论方法:针对单粒子体系严格求解的Mie散射理论;用于计算本文复合结构光子色散曲线和场模式分布的多重散射理论;以及适用于长波近似条件下各向异性的等效介质理论,该理论为梯度等效折射率的引入提供支持。第三章中,利用标度不变性原理将介质柱阵列的工作频率与特征参数调整到微波段,使其仍然保持有效导波。同时将铁氧体柱以正方晶格排布在空气中的形式构成的磁性超构材料对称的布置在介质柱阵列两侧,由此构成介质与磁性复合超构材料。通过利用多重散射理论对复合结构中的超原胞进行光子色散曲线和场模式分布的模拟计算,由此选定复合结构的具体参数。利用优化后的结构,我们计算了复合结构内表面波的传输相位分布,通过调制外加磁场实现了输出相位在0-2π范围内的变化,我们还考察了相位调制对结构长度的依赖关系并确定了体系的最佳尺寸。第四章中,我们考察了体系的传输效率,这依赖于外加磁场的选择。首先确定了输入端的磁场大小,以减少表面波在输入端的反射,以提高传输的效率。进而,为了实现相位的灵活调制,我们引入了外加磁场梯度,通过该外加磁场的梯度实现对输出相位的控制。最后,回顾与总结了本研究工作,并对介质与磁性复合超构材料的后续工作进行了展望。