激光超声成像技术作为一项新兴的成像手段,将光学成像与超声成像相结合,在生物治疗、油气勘探、无损检测等领域有着非常广泛的应用。随着我国居民收入的不断提高,人们的生活质量和幸福指数也呈直线上升的趋势,越来越多的人开始认识到健康检测的重要性,因此对于医学治疗的要求也越来越高。在生物治疗领域,光声成像为其提供了一种新的方式,可以对生物组织内部进行成像,对于疾病的诊断和检测而言是一项十分重要的技术。同时在石油、天然气等化石能源紧缺的今天,研究地层能源结构,探寻更多的油气资源也尤为重要。光声成像在油气勘探领域也发挥了重要的作用,利用激光激励技术对地震物理模型成像,为井中地震勘测提供基础数据,模拟实际场景中的井中地震波现场勘测,识别和分析复杂井中地震波的传播特征。本论文基于激光超声激励技术,对成像系统进行优化,在激发端口设计并制备了多功能纳米材料SiO2/C/Fe3O4;在接收端口设计并制作了高灵敏度的法布里-珀罗干涉型超声波传感器。具体内容如下:（1）在激光激发端口,设计并制备多功能纳米材料SiO2/C/Fe3O4,不仅可以提高激光激发超声的转换效率、提供高品质的激光激励信号,还可以提高生物组织和模型表面的热阈值。采用超声辅助Stober法合成多功能纳米材料SiO2/C/Fe3O4,现出了良好的光声效应和磁热效应。此方法成本低、可批量制备、成功率高、易操作。使用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射、紫外可见吸收光谱等多种表征手段,对材料形貌和结构进行分析。在理论模拟方面,利用有限元分析方法建立模型,分析不同材料的光声信号;在实验测试方面,搭建激光超声激励系统,表征材料的光声性能。（2）在超声接收端口,设计并制作了一种高灵敏度的光纤法布里-珀罗干涉型超声波传感器,提高对超声信号的响应灵敏度。基于锥型光纤的高灵敏度和弧形端面的聚焦作用制作该超声波传感器,首先利用火焰拉锥系统制作锥型光纤;再使用光纤熔接机手动放电,对锥型光纤的端面进行处理,从而形成弧形端面;最后利用金膜作为反射面,制作成高灵敏度的法布里-珀罗超声波传感器。搭建超声测试系统,表征该传感器对不同中心频率超声波的响应,实验表明,该超声波传感器对中心频率为1 MHz的超声波信号响应较好。本论文研究的新型复合纳米材料SiO2/C/Fe3O4和高灵敏度的法布里-珀罗干涉型超声波传感器,对激光超声激励技术有着重要意义。在之后的研究中,将新型光声功能材料和光纤超声波传感器相结合,致力于组成一个完整的全光成像的系统,提高成像品质。并在光声功能材料和光纤超声波传感器的设计这两个方面不断创新,对激光超声激励系统不断进行优化。