光致超声成像是一项蓬勃发展技术，可以直接探测生物组织的光学吸收特性。生物组织内的血红蛋白和黑色素等物质具有强烈的光学吸收特性，受激光辐照，可将光能转化成热能，引起局部压力上升，释放宽带超声波。通过探测超声信号，光声成像可以重建组织光学吸收特性的分布图像。它结合了光学激发和声学探测，兼具光学成像的高对比度和声学成像的高空间分辨率。本文以光声效应为基础，开展了对视网膜组织光学吸收特性的成像研究。通过分析组织对激光的吸收及散射作用，确定了成像激发光的波长为532nm，脉冲宽度为2ns，激光单脉冲能量60nJ，脉冲激光重复频率24kHz；针对眼球的生理结构特点，引入二维振镜对眼底组织进行高速激光扫描，并采用非聚焦超声换能器探测光声信号。以此为基础，研制了光致超声眼科成像系统（Photoacoustic ophthalmoscopy, PAOM），横向及纵向分辨率均达到20μm。PAOM通过探测眼底组织的光学吸收特性，实现了对视网膜的无创三维高分辨率成像，获得了视网膜血管、脉络膜血管网络及视网膜色素上皮层黑色素的分布图像，单幅图像采集时间仅为2.7秒。结合多普勒效应，本文提出了基于时域相关的光声流速测量方法。首先，记录流体各处位置的光声信号到达超声换能器的距离，计算了流线与探测器轴线的夹角，即多普勒角。其次，通过提取相邻光声信号到达换能器的时间间隔，判断流体速度的大小及方向。血流仿体实验结果表明，该方法可以快速准确地测量流速大小，并判断流体运动方向，其测量范围可达到3.6mm/s-124.2mm/s。而且，这一方法能同时获取血管形态图像和血流速度信息，并能够描绘血流在血管横截面的速度分布图像。基于时域相关的光声流速测量方法有望为临床观测视网膜血流提供新型手段。鉴于眼底组织的复杂结构特征，本文提出了多模式视网膜成像方法。通过融合光致超声，光学相干层析（Optical coherence tomography, OCT）和荧光成像（血管造影术和自发荧光）等多种技术，研制了多模式成像平台。在体动物成像实验结果表明，多模式成像系统能够提取视网膜组织的多重光学性质，包括光学吸收、光学散射及荧光发射。基于血红蛋白和黑色素的强光学吸收特性，PAOM提供了视网膜-脉络膜血管及视网膜色素上皮层的三维光声图像；通过探测眼底组织的背向散射光子，OCT清晰展现了视网膜组织的精细层状结构；采集造影剂及荧光蛋白的受激荧光信号，荧光成像获得了视网膜微血管网络及眼底自发荧光的图像。与单一模式成像技术相比，多模式成像平台不仅可同时采集多幅视网膜组织图像，而且各子成像模式观测的生理信息互相补充。因此，多模式视网膜成像技术为眼科疾病的基础研究和临床诊断提供丰富可靠的信息。