在工业领域,常常需要在不破坏或不损伤被检对象的前提下,判定和评价物质内部或外表的物理和机械性能,包括各种缺陷及其它特征参数,这对于控制和改进生产过程中的产品质量,保证材料、零部件和产品的可靠性起着关键作用,因此产生了一门综合检测技术——无损探伤技术。激光超声技术是利用激光来激发和检测超声的一门新兴技术,它广泛应用于无损检测领域。本文从理论和实验上研究了激光超声的生成机理、超声脉冲的特性、光外差无损探伤系统以及速度型干涉探测系统的光学设计。对课题的研究背景、应用情况、国内外发展情况以及论文的主要工作进行了介绍。运用点源模型讨论了热弹和烧蚀两种机制下激光激发超声的机理,探讨了热弹机制下激光激发超声脉冲的特性,并给出实验验证。同时,分析了超声波在固体中的衰减,并由实验得到了钢件和铝件中的超声信号回波,通过比较确定钢件为实验材料。为进一步研究非接触式接收方法打下基础。对光外差探伤系统的原理、光学设计进行了详尽地分析,并给出了实验装置以及实验结果处理。重点系统地分析了速度型干涉探伤系统的工作原理,给出了其中关键元件共焦球面Fabry-Perot干涉仪的参数设计以及光电探测器的参数选择。首先讨论了共焦Fabry-Perot干涉仪用于探测激光超声信号的原理,通过计算给出其关键参数:腔镜反射率R和腔长L,由此确定了干涉仪的四个重要参数;接着计算了超声信号对入射光的调制,并分析了干涉仪对超声信号的解调原理,得出结论如下:当激光超声频率与干涉仪带宽接近时,干涉仪有最佳接收灵敏度,同时也证明了我们所选的仪器带宽的正确性;最后依据上述光学系统的带宽和信号要求确定了光电探测器的参数。对本文所述的两个系统(光外差探测系统和速度型干涉探测系统)做了详细地分析比较,提出了进一步研究工作的方向。