超声在无损检测和医疗超声领域具有广泛的应用。目前的超声换能器通常基于压电陶瓷,而压电陶瓷频带窄,影响成像的分辨率。此外,压电材料的脆弱性和大孔径的阻抗失配,使其高频超声波应用于精密治疗方面也面临挑战。激光致声换能器是解决这些问题的有效方法。基于光声效应的激光致声法能够产生持续时间极短、具有宽频带的超声信号,激光声源可用于高温、高压、有毒和放射性等恶劣环境。高效的激光致声换能器能够显著增加声压,有效地提高超声穿透深度,甚至可以对组织提供有用的热和机械效应。在无损检测领域,激光致声法能够通过柔性材料产生超声波,可以直接贴附于复杂曲面,避免了为特定曲面制作特制超声探头的需求,能够有效的降低无损检测的成本提高检测的精度。在本文中,详细介绍了激光致声换能器国内外的研究现状和激光致声原理。以激光致声原理为基础,利用多物理场有限元分析软件COMSOL,对聚二甲基硅氧烷(PDMS)-碳基质复合材料激光致声换能器进行仿真,利用固体传热模块分析换能器热扩散过程;利用固体力学模块分析换能器的应力应变分布;最后基于声学模块和声固耦合对水介质中的声场进行仿真。研究材料厚度,热量渗透深度,脉冲激光参数对介质中声场性能的影响,得到有实验参考价值的物理参数。深入研究蜡烛烟灰纳米粒子、炭黑、多壁碳纳米管-PDMS复合材料,研究结果表明作为光吸收材料蜡烛烟灰纳米粒子优于炭黑和多壁碳纳米管,多壁碳纳米管优于炭黑。制作光纤激光致声换能器并测试其声场,实验结果表明能够获得大的负向声压且有效减小激光致声换能器的尺寸。基于激光致声换能器提出一种新型收发一体式激光致声-压电换能器,完成了激光致声换能器和压电换能器的材料选型、激光致声-压电换能器的结构设计、压电换能器的设计制作。激光致声-压电换能器采用前后式结构,压电换能器工作区域可双面接受超声波,结果证明压电换能器不影响透射声波的频率带宽且可接受激光致声换能器的声波和透过压电换能器被铝块反射回来的声波。利用新型收发一体式激光致声-压电换能器对刻有机电字体的3D打印件和一元钱进行C扫描成像。