彩色锥形辐射是超短脉冲激光在非线性介质中传输时产生的一种特殊的非线性现象。实验研究了飞秒脉冲激光诱导偏硼酸钡(BBO)晶体产生的彩色锥形辐射现象，建立了彩色锥形辐射产生的物理模型，模拟了辐射角与波长的变化，分析了彩色锥形辐射的光谱特性。实验获得清晰的彩色锥形辐射图样，观测了抽运光入射角、光强度对彩色锥形辐射的影响。减小抽运光强与增大入射角，均导致锥形辐射外环产生明显的红移。实验现象与理论模拟相吻合，进一步表明彩色锥形辐射源于二次谐波的自发参量转换。

研究了基于单块偏硼酸钡(BBO)晶体的级联二阶非线性效应实现超短激光脉冲脉宽压缩的原理。采用分步傅里叶变换及四阶龙格-库塔算法对描述I类飞秒脉冲倍频过程的耦合波方程组进行了数值计算, 定量分析了基频光与倍频光位相失配量、非线性晶体长度、入射基频光峰值光强和初始脉宽等因素对脉宽压缩效果的影响, 并对实验参数进行了优化。采用单块BBO晶体, 对中心波长为800 nm、脉宽为140 fs的超短激光脉冲开展了脉宽压窄的实验研究, 获得了两倍以上的脉宽压缩倍率。对不同基频光峰值强度和不同初始脉宽下的实验结果与理论模拟结果进行了比较与分析, 结果表明, 倍频过程中的位相失配量、初始基频光峰值光强、脉冲啁啾, 以及初始基频光脉宽等因素对脉冲压缩效果的影响较大。若要获得较高的压缩倍率, 需要综合考虑上述多种因素。