换能器作为超声系统的核心部分，起着重要的作用。传统的超声换能器是电驱动器件，利用材料的压电效应实现电-声转换，然而面对应用环境的苛刻要求，其有限的带宽限制了其在高标准要求环境中的应用。光致超声作为一种新型技术，利用激光代替电作为激励源获得超声，拥有传统压电技术无法具备的特性，如高频率和大带宽，这是成像和传感所需要的。同时，光致超声技术具有较为简单的换能器构架，避免了电子元件组装的复杂性，使得各种形状的超声换能器开发成为可能，比如凹形换能器和全向换能器。光致超声技术的这些优势使其有望获得更广泛的应用。对光致超声技术进行了介绍，主要包括光声机制、换能器性能表征和该技术在生物医学领域中的最新应用，并进一步讨论了光致超声技术未来可能的发展方向。

光声/光热光谱技术已经广泛应用于痕量危险化学品和爆炸物的探测，并显示出高效的探测能力。然而，该技术通常需要在光声池中进行分析，并使用高灵敏度麦克风或压电传感器记录振动信号，因此不适用于在安全距离外的开放环境中探测泄漏的危险物质或爆炸物。为此，利用强度调制的量子级联激光器（QCL）激发微量固体（聚四氟乙烯）和气体（丙酮）的光声效应，借助自主研发的远距离激光多普勒测振仪（LDV）对QCL产生的光振动信号进行检测。通过扫描QCL的波长，测量振动信号的幅值并获取光声光谱，其结果与傅里叶变换红外光谱的结果高度一致。实验结果表明，自制的远距离LDV可以在距离达200 m的开放环境下有效地检测痕量固态和气态化学品的光声信号。

光纤超声换能器是近年来迅速发展的一种新型超声检测技术，它具有光纤传感器小尺寸和易复用组网的特点。相比于传统超声换能器技术，光纤超声换能器表现出更高的灵敏度、更大的带宽和更好的抗电磁干扰性能，在高分辨率成像、工业无损检测和局部放电等领域具有巨大的应用潜力。光纤超声换能器主要涉及光纤超声发射和光纤超声探测技术，本文综述了这几类技术的机理和发展现状，并总结了光纤超声检测技术的应用场景和面临的技术挑战。

为了解决激光除漆声学监测方法难以满足实际生产需要的问题, 采用贝叶斯判别方法进行了理论分析和实验验证, 将除漆过程分为正在清洗、清洗完成且基底无损伤、基底损伤3种类别, 结合光声效应分析除漆声信号在清洗过程的变化, 提取特征参量建立判别模型, 实现了对激光除漆的定量判别。结果表明, 训练样本准确率达到99%, 测试样本准确率达到98.7%。该方法具有较高的准确性和实用性, 可为激光清洗声学监测的研究提供借鉴。

基于固体的光声效应理论, 建立了石墨烯薄膜光声效应的理论模型, 推导了石墨烯薄膜光声信号的声压表达式。对不同基底的石墨烯薄膜进行了超快脉冲激光下的光声理论计算和实验测试, 对比发现, 计算值与实验值在频域内的变化趋势基本吻合, 有效验证了理论模型的正确性。进而, 利用灵敏度分析法对影响石墨烯薄膜光声效率的相关因素进行研究, 结果表明, 石墨烯薄膜的厚度变化(5~15 nm)对光声效率影响微弱, 灵敏度系数低于0.01；基底材料的蓄热系数对光声效率有显著影响, 灵敏度系数约为1.88, 蓄热系数较低的基底材料表现出的声学性能更好；环境气体的密度、热导率和比热的灵敏度系数分别为1.09、0.97和0.9, 石墨烯薄膜产生的声压级大约与环境气体比热的倒数成正比。研究结果对于石墨烯薄膜在光声扬声器等相关领域的应用具有指导意义。

本文提出了一种基于非线性热扩散效应的光声二次谐波显微SH-PAM成像技术，用于实现亚衍射极限光声成像。生物组织受到强度调制的高斯激光束辐射时，组织吸收光子形成高斯分布的温度场，由于热扩散系数非线性热效应引起的非线性光声PA效应，从而产生光声二次谐波信号。模拟和试验结果均表明，重建后的光声二次谐波成像的横向分辨率超过了传统光学成像分辨率。本文通过仿体样品验证了该方法的可行性，并且对人表层皮肤细胞进行了成像，以证明其对生物样品的成像能力。该方法扩展了传统光声成像的范围，为超分辨成像开辟了新的可能性，为生物医学成像和材料检测提供了新的方法。

Photoacoustic therapy, using the photoacoustic effect of agents for selectively killing tumor cells, has shown promising for treating tumor. Utilization of high optical absorption probes can help to effectively improve the photoacoustic therapy efficiency. Herein, we report a novel highabsorption photoacoustic probe that is composed of indocyanine green (ICG) and graphene oxide (GO), entitled GO-ICG, for photoacoustic therapy. The attached ICG with narrow absorption spectral profile has strong optical absorption in the infrared region. The absorption spectrum of the GO-ICG solution reveals that the GO-ICG particles exhibited a 10-fold higher absorbance at 780nm (its peak absorbance) as compared with GO. Importantly, ICG's fluorescence is quenched by GO via fluorescence resonance energy transfer. As a result, GO-ICG can high-efficiently convert the absorbed light energy to acoustic wave under pulsed laser irradiation. We further demonstrate that GO-ICG can produce stronger photoacoustic wave than the GO and ICG alone. Moreover, we conjugate this contrast agent with integrin α_vβ₃ mono-clonal antibody to molecularly target the U87-MG human glioblastoma cells for selective tumor cell killing. Finally, our results testify that the photoacoustic therapy efficiency of GO-ICG is higher than the existing photoacoustic therapy agent. Our work demonstrates that GO-ICG is a high-efficiency photoacoustic therapy agent. This novel photoacoustic probe is likely to be an available candidate for tumor therapy.