随着人们生活水平和健康观念的提高,对疾病的早期诊断和后期健康监测提出了更高的要求,这也就需要更加安全、高效的医学成像技术。根据现有医学成像技术特点及未来需求方向,迫切需要一种非侵入、成本低、小型化、对人安全的成像方式,能够在厘米量级的深度上实现微米量级成像,同时能够检测活体组织内部的结构形态学与成分含量等信息。光声成像技术作为一种快速发展的成像技术,同时具有光学成像的高对比度和超声成像的高穿透度的特点。由于光声成像依靠的是物质对光的吸收特性,所以它不仅能够实现对生物组织结构的高分辨率成像,而且还可以对不同的生物组织物质成分含量等进行识别分析以实现功能成像。同时光声成像利用低能量的激光作为激励源,具有安全、非侵入、低成本等优势,在生物医学影像诊断分析领域具有广泛的应用前景。光声信号本质上是超声波,采用传统的压电式超声探头接收光声信号会带来诸多不利,其中最重要的缺点是它必须借助耦合介质传输光声信号,这限制了它的应用范围,同时也给临床应用带来许多不便。此外,它容易遮挡激励光源,带宽有限,容易受到电磁干扰。因此,需要一种新的探测手段来解决传统超声探头带来的问题。在经过前期调研和分析的基础上,本文研究了一种光学干涉方法来探测光声信号,通过解决光纤干涉中存在的相位和偏振衰落以及光能量损耗问题,我们发展了一种可以对光声信号实现非接触探测的光纤干涉仪传感系统。采用Labview软件平台实现数据采集和扫描装置的统一控制,研制了基于二维位移平台的逐点扫描成像系统,结合光纤干涉仪传感系统,我们搭建了基于全光探测的光声成像系统。通过对样品进行测试分析,得到了高分辨率高对比度的光声图像,并测得该成像系统具有~205um的横向分辨率和~96um的纵向分辨率。开展了生物组织的微循环结构和功能信息的研究,实现了对生物组织血管的结构成像,同时利用多波长测量方法实现了血液中血氧饱和度的检测和成像,提供了一种血氧饱和度的非接触无损检测手段。本文的创新点如下:(1)提出了一种利用3×3光纤耦合器进行相位反馈正负判断的方法。该方法可以根据干涉仪的相位差所处的象限,自动改变相位补偿的方向,同时减弱干涉强度变化带来的影响,使光纤干涉仪快速准确地稳定在最灵敏位置。(2)设计了一种基于法拉第旋转器的传感探头,不仅解决了光纤干涉仪的偏振衰落问题,同时实现了非接触式的高频点探测。(3)为了解决由于探测光在被测物体表面反射后能量损耗大而灵敏度降低的问题,我们搭建了基于光纤放大器的光纤马赫-曾德尔干涉仪。利用光纤放大器和光纤光栅对返回的探测光分别进行放大和滤波。