超短脉冲倍频是获得短波长超短脉冲激光行之有效的方法。由于超短脉冲具有较宽的光谱范围及较高功率密度，倍频转换效率和谐波脉冲波形将受到许多因素的影响。为了提高转换效率和改善脉冲光束质量，有必要对相关的各种物理因素进行研究。 本文研究了飞秒脉冲在BBO晶体中的Ⅰ型倍频特性。首先，根据麦克斯韦方程组建立了超短脉冲Ⅰ型倍频过程的物理模型，其中考虑了空间离散、衍射、群速失配、群速度色散、三阶非线性效应等多种物理因素。介绍了BBO晶体的物理光学性质以及一般的数值求解算法，并通过对耦合波方程组进行归一化处理并且编写了相应的数值模拟程序。其次，模拟了飞秒脉冲的Ⅰ型匹配倍频过程；详细分析了高转换效率下各个因素如晶体长度、脉宽、脉冲能量、束腰半径在单独或组合情况下对倍频脉冲波形、空间近场分布（在晶体出射面上）及转换效率的影响。最后，用初始角度失谐和基频脉冲啁啾两种方法来补偿倍频过程中产生的相位失配，提高了倍频转换效率。在此基础上，设计了超短脉冲三倍频群速度补偿方案，方案采用了晶体双折射群速度补偿、以及极化旋转技术。分析发现，各种因素对倍频过程有不同的影响，且倍频脉冲时间波形和空间近场分布十分相似。啁啾补偿方法相对来说能较好地补偿倍频过程中的相位失配，从而为实际应用提供了一定参考。