由于激光超声具有波长短，方向性强，遇障碍物产生衍射和散射等特点，日益成为无损检测领域重要研究内容。本文主要通过仿真与实验的方法，从激光超声激励与检测系统构成与原理出发，重点研究了激光超声激励与检测技术。以激光超声激发机理为基础，对激光超声激励关键技术进行了分析，设计了激光点源聚焦和激光一维扩束线源两种激励源空间调制模块，设计过程中充分考虑激励源高功率、不连续、不可见的特点。点源聚焦模块采用倒立望远镜系统改善光束质量后再进行聚焦，输出光斑可实现100m-1000m连续可调。针对一维扩束线源模块提出了基于单一柱透镜和基于鲍威尔棱镜与菲涅尔透镜相结合的两种设计方案，柱透镜方案设计过程中利用光学仿真软件分析了柱透镜成像规律，根据其输出线源呈线型高斯分布的特点，提出了用精密光阑截取能量集中部分用于实验的解决方案。依据鲍威尔棱镜线型公式利用Solidworks软件建立了模型，并导入光学分析软件进行仿真，结果显示输出线源达到了良好的均匀性。对常用的激光超声光学检测法相关理论及可行技术方案进行研究，提出新型激光超声检测系统设计方案。该设计利用声光调制器在信号中引入一个载波频率，利用高频调制手段提高信号的稳定性和系统的抗干扰能力；通过双光路差分原理消除了环境噪声对干涉信号的影响；利用偏振特性，使相同偏振态的光进行干涉，大幅提高干涉信号幅值；通过增加聚焦透镜组，进一步提高系统灵敏度。针对激光外差信号的特点，设计了以AD8302为核心的相位解调模块。该模块利用AD8302良好高频测相能力以及外围相关电路的设计，解决了现有电路系统的诸多问题。其理论分辨率可以达到0.1nm，从而实现更高精度的激光外差干涉信号处理，并且该芯片能检测两干涉信号幅值比，实时监控激光外差光路干涉质量。最后搭建了激光超声激励与检测系统，对各模块功能进行了实验验证，实现了对超声信号的激励与检测。结果表明本设计可提高激光超声激发效率，超声检测系统信噪比高，有利于高频微弱激光超声信号检测。