声波激励下的微气泡在超声成像、药物输送、碎石治疗和细胞操作等不同生物医学领域都有着重要的潜在应用。目前关于微气泡的研究多聚焦于利用声波高效地驱动微气泡产生物理形变或空化效应。考虑到微气泡的柔性气液界面在声压作用下极易发生形变这一特点,前期工作中我们利用激光加热方法在单模光纤端面生成微气泡,构建光纤法布里-珀罗腔,实现了水环境中原位、高灵敏的声波检测,但检测频带在几十k Hz,无法满足高分辨超声/光声成像的需求。在此基础上,本论文工作利用微结构光纤代替传统单模光纤,通过聚焦加热光斑尺寸,在光纤端面光热生成小尺寸微气泡,将探测频带提升了一个数量级,并成功应用于光声成像。此外,还研究了光纤微气腔声波传感器的封装工艺,使其能够工作于不同液体环境,极大拓展了传感器适用范围,并初步展示了其在变压器油中检测电弧放电的应用潜力。具体研究内容如下:1、通过设计微结构光纤（MOF）尖端,结合光热效应在微结构光纤尖端产生了球形的微气腔。微气腔可看作柔性的法布里-珀罗干涉腔,因此我们首先从理论上分析了微气腔的气体扩散动力学过程;其次利用伺服控制系统动态调控加热光功率,实现了对不同直径微气腔的动态稳定调控;利用直径约为10μm的微气腔,测得在700 k Hz超声频率下的最小可探测声压为3.4 m Pa/Hz1/2,探测带宽约为0.8 MHz,最终实现了对内径为1 mm装有牛血样品塑料管的光声成像,轴向分辨率为1.1 mm。2、利用声透膜将微气腔封装在内径为1 mm的石英毛细管中,以适应不同的外部液体环境。通过搭建一套模拟变压绝缘油的局部放电装置,当伺服控制系统使微气腔直径可调谐范围为20μm-60μm时,可实现在局部放电产生100 k Hz-300 k Hz频率的超声检测,响应约为10 d B。通过石英毛细管封装,该传感器可适用于不同液体环境,结合其结构紧凑、成本低的特点,未来有望用于生物组织成像以及血管内窥镜成像。