超声检测技术在医疗和工业领域中的应用越来越广泛。随着工业技术发展,在实际应用中对检测技术的精度、有效性以及可靠性等方面提出了越来越高的要求。激光超声无损检测技术作为超声无损检测领域的一种新技术手段,具有高精度、高灵敏度、高分辨率、无死区的优势,并且可以实现非接触式检测。然而,由于目前激光超声无损检测技术具有光声能量转换效率低的缺点,在实际应用中为获得理想幅值的超声信号需要使用高功率密度激光,这通常会对检测对象造成损坏。因此对光声能量转换效率的改进技术成为近年来激光超声领域的研究热点之一。本文以激光超声技术为基础,建立了接触式激光激发超声波的模型,系统地分析了激光特性与检测对象特性对超声产生的影响,设计了一种基于约束能量吸收层方式的接触式激光激发超声波的结构,旨在提高光声能量的转换效率,在不损坏检测对象的前提下获得理想幅值的超声信号,并推导了这种结构相比直接在物体表面激发超声波的光声能量转换效率的提高倍数。在建立的激光超声模型的基础上,利用ANSYS软件对不同结构的激光激发超声过程进行仿真,同时采用实验室具备的激光器进行实验验证,并通过实验数据对比确定最有效的激发结构。接着,论文深入研究了激发结构中各部分材料、几何尺寸以及工工艺对激发超生的影响,设计了收发一体式后向接收的激光超声探头。最后,设计了相应的实验对激光超声探头的性能进行了全面、直观的验证。实验结果表明:与激光直接在物体表面激发超声波相比该激光超声探头拥有更高的幅值;与传统压电超声相比激光超声探头有更高的频带,因此具有更高的检测灵敏度、分辨力、精度。本文在提高光声转换效率方面展开了深入的研究,并据此设计了高效率的收发一体式后向接收激光超声探头,为后续的扫查式检测与成像提供了理论与技术基础。