近年来，随着强光光学的迅速发展，超短强激光已经广泛应用于许多研究领域。由于当超短强激光在介质中传输时，特别是当等离子体产生的时候，会出现一些类似于传统非线性光学但又源于不同的物理机制的更加丰富的光学现象，比如：自聚焦、超连续白光、自陡峭、高次谐波等，因此强激光脉冲在介质中传输特性研究已经成为当今一个热点研究方向。 本论文主要研究了飞秒激光脉冲在透明液体中和在等离子体中传输时产生的一系列非线性现象，并对这些现象进行了理论解释。 首先从实验和理论上研究了单束飞秒强激光脉冲在透明液体中传输时圆锥辐射和超连续谱的产生。随着输入的激光能量的增加，强的激光场作用引起的等离子体导致了光丝和脉冲的分裂，同时产生了超连续光谱。实验中发现超连续谱的产生分为两个阶段，当输入的激光能量比较弱的时候，光克尔（Kerr）效应作为产生频谱加宽的主要机制；当输入的激光强度超过产生等离子体的临界阈值的时候，等离子体的出现成为诱导光谱加宽的主要因素。通过对不同液体（水、甲醇、苯和二硫化碳）的超连续谱的研究发现，超连续谱的频谱宽度是与介质的带隙阈值和自聚焦的阈值成正比的。同时，强飞秒激光脉冲在透明液体传输时，激发的自由电子浓度呈现出时空梯度分布，使得在横向波矢空间中的输出功率谱因空间自相位调制出现相长和相消干涉，在投影屏上出现了圆锥辐射。此研究结果对产生的宽频带可连续调谐的激光脉冲，大气中污染探测、激光引雷等方面的应用都有重要的参考价值。 为了探究等离子体对在其中传输的超短脉冲的作用以及等离子体内部性质，采用泵浦．探测纵向衍射和二次谐波产生频率分辨光闸（SHG-FROG）技术探测超强激光脉冲经过等离子体后的空间和时间频谱特性，结果显示由于时空白相位调制和等离子体的梯度分布，探测光在时域上加宽并分裂，在空间上出现了衍射环，同时中心光束的大小随着泵浦光强度的增大而减小，透射强度随着泵浦光的增加先增加后减小。通过对频谱和空间衍射环的解析，可以了解等离子体内部的性质。对等离子体性质的探测研究使人们了解了等离子体内部的变化过程，对进一步研究等离子体以及光束的传输有着重要意义。