激光超声结合了激光的非接触和超声对信息内部敏感的优点,在检测领域具有广阔的应用前景。激光激发超声是个多物理场综合的过程,物理机理复杂,并且可以同时激励纵波、横波、表面波等多种模态的超声波,各模态都有自身的传播规律,本文通过实验方法揭示激光超声纵波、横波的传播规律,并以此为依据开展了结构体内部缺陷的检测研究。本文首先针对激光脉冲激励的多模态超声波现象进行研究,以铝板为研究对象,分别采用异侧收发与同侧收发模式,通过调整激光激发与接收间距来提取不同接收距离的各模态超声波时域信号,揭示了横波、纵波在结构体内多次反射的复杂传播规律和各模态超声波混叠的原因,重建了纵波、横波在上下表面的声场和指向图;然后在铝板中纵波与横波的传播规律的基础上,研究了相同厚度的金属-复合材料粘接结构中下表面的声场,并依据纵波、横波的最佳接收距离,采用透射法对金属-复合材料粘接结构的内部缺陷进行逐点扫查探测,并用变分模态分解方法对激光超声信号进行降噪处理,提高了回波信噪比,结果表明,在最佳接收距离的情况下,利用纵波和横波都能完整地重建出缺陷区域;最后采用反射法对铝板结构内部的平底孔缺陷进行了扫查,根据纵波和横波的渡越时间,获取了缺陷的深度信息。本文研究的激光超声纵波、横波的传播规律和指向性对于检测结构体内部缺陷具有指导的意义。