تمام آن چه یک مهندس میدان به دنبال آن است را می توان در یک عبارت پنج کلمه ای خلاصه کرد: کنترل و هدایت موج به صورت دلخواه. اما امواج الکترومغناطیسی آن قدر حرف شنوی ندارند که آن گونه که ما از آن ها انتظار داریم رفتار کنند! این امواج برای خود اصول و قواعدی دارند. با نگاهی عمیق به کل ساختار نظریه الکترومغناطیس می توانیم، این اصول حاکم بر رفتار موج را به عنوان سه راس یک مثلث در نظر بگیریم:
1- معادلات ماکسول
2- شرایط مرزی
3- روابط ساختاری
با تغییر هر یک از این سه راس می توان رفتار موج را تحت تاثیر قرار داد و آن را مطابق کاربرد مدنظر تنظیم نمود. در این میان معادلات ماکسول را به عنوان اصول نظریه پذیرفته ایم. این معادلات همه جا صادق هستند و تغییر در آن ها معنایی ندارد! (حداقل در حوزه ی فیزیک کلاسیک). اما دو راس دیگر یعنی شرایط مرزی و روابط ساختاری انعطاف پذیرند.
به عنوان مثال در نظریه آنتن که بخش قابل توجهی از تحقیقات الکترومغناطیس را به خود اختصاص داده است عمدتا سعی داریم با ایجاد هندسه های مختلف برای آنتن ها – که درواقع تغییر شرایط مرزی است- امواج را به صورت دلخواه به تشعشع واداریم. از شرایط مرزی که بگذریم به روابط ساختاری می رسیم. این روابط بردارهای و را به بردارهای و مربوط می کنند. روابط ساختاری به جنس محیطی که انتشار در آن رخ می دهد وابسته اند. با ورود محیط های پیچیده الکترومغناطیسی به دنیای مهندسی میدان، کاربردهای بسیار متنوع و جالبی به دست آمد که تا قبل از آن تقریبا غیر ممکن بود. این پیشرفت ها ناشی از درجات آزادی زیادی است که این گونه محیط ها در اختیار مهندسان طراح قرار می دهند. تحقق لنزهای تخت با استفاده از مواد ناهمگن، پلارایزهای با استفاده از مواد ناهمسانگرد و پیاده سازی مواد جاذب راداری با بهره وری بالا با ساختار های کایرال چند مثال ساده از کاربردهای محیط های پیچیده الکترومغناطیسی در حوزه مهندسی میدان و موج هستند. از این منظر دستکاری محیط (و به تعبیر ریاضی تغییر روابط ساختاری) راهی دیگر برای به کنترل در آوردن امواج است (راس سوم مثلث الکترومغناطیس).
انواع محیط های پیچیده
در یک دسته بندی ساده، محیط های پیچیده الکترومغناطیسی به گروه های زیر قابل تقسیم هستند: الف) محیط های ناهمسانگرد ب) محیط های ناهمگن ج) محیط های کایرال د) محیط های پاشنده برخی از حوزه های تحقیقاتی گروه عبارتند از:
