激光超聲波使用激光來產生和檢測超聲波。它是一種非接觸式技術，用于測量材料厚度、檢測缺陷和進行材料表征。激光超聲系統的基本組成部分是產生激光器、檢測激光器和探測器。

在1980年代初期的科學研究中，使用了邁克爾遜干涉儀。它們能夠定量測量超聲波信號，典型范圍為20nm至5pm。它們擁有高達約50MHz的寬帶頻率響應。不幸的是，為了獲得良好的信號，他們需要具有拋光表面的樣品。在粗糙的工業表面上使用時，它們會遭受嚴重的靈敏度損失。1986年，激光超聲波的應用取得了重大突破，當時展示了xxx臺能夠在粗糙的工業表面上具有合理檢測靈敏度的光學干涉儀。蒙查林等人位于Boucherville的加拿大國家研究委員會的研究表明，法布里-珀羅干涉儀系統可以評估從粗糙表面返回的光學散斑。它為將激光超聲波轉化為工業應用提供了動力。

今天，可以通過多種技術光學檢測超聲波。大多數技術使用連續或長脈沖（通常為數十微秒）激光器，但有些技術使用短脈沖將非常高的頻率下轉換為經典泵浦探頭配置中的直流電。一些技術（特別是傳統的法布里-珀羅檢測器）需要高頻率穩定性，這通常意味著相干長度長。常見的檢測技術包括：干涉測量（零差或外差或Fabry–Pérot）和光束偏轉(GCLAD)或刀口檢測。

使用GCLAD，（氣體耦合激光聲學檢測），激光束穿過想要測量或記錄聲學變化的區域。超聲波會改變空氣的折射率。當激光遇到這些變化時，光束會稍微偏轉并移動到一個新的方向。這種變化由定制的光電探測器檢測并轉換為電信號。這可以在高達10MHz的頻率下對粗糙表面上的超聲波進行高靈敏度檢測。

在實踐中，技術的選擇通常由物理光學和樣品（表面）條件決定。許多技術在粗糙表面上不能很好地工作（例如簡單的干涉儀），并且有許多不同的方案來克服這個問題。例如，在干涉儀中使用光折變晶體和四波混合來補償表面粗糙度的影響。這些技術在貨幣成本和光預算方面通常很昂貴（因此需要更多的激光功率才能在理想條件下實現相同的信噪比）。

在低到中等頻率（例如<1GHz）下，檢測機制是樣品表面的移動。在高頻（例如>1GHz）下，其他機制可能會起作用（例如通過應力調制樣品折射率）。

在理想情況下，大多數檢測技術理論上可以被視為干涉儀，因此，它們的最終靈敏度大致相等。這是因為，在所有這些技術中，干涉測量法用于線性化檢測傳遞函數，并且當線性化時，可以獲得xxx靈敏度。在這些條件下，光子散粒噪聲支配著靈敏度，這是所有光學檢測技術的基礎。然而，極限是由聲子散粒噪聲決定的.由于聲子頻率比光子頻率低許多數量級，因此超聲波檢測的最終靈敏度可以高得多。提高光學檢測靈敏度的常用方法是使用更多的光功率。然而，散粒噪聲限制了SNR與總檢測功率的平方根成正比。因此，增加光功率的效果有限，并且在達到足夠的SNR之前很容易達到破壞性的功率水平。因此，光學檢測頻繁具有比非光學接觸技術更低的SNR。光生成（至少在嚴格的熱力學狀態下）與所使用的光功率成正比，并且通常改進生成而不是檢測更有效（同樣，極限是損傷閾值）。

像CHOT（廉價光學換能器）這樣的技術可以通過在光學檢測之前被動放大振動幅度來克服光學檢測靈敏度的限制，并且可以將靈敏度提高幾個數量級。

“激光超聲波”技術是被稱為“非破壞性技術或NDT”的那些測量技術的一部分，即不改變被測量本身狀態的方法。激光超聲波是一種基于激勵和使用兩個激光器進行超聲波測量的非接觸式超聲波檢測技術。激光脈沖被引導到被測樣品上，與表面的相互作用產生一個超聲波脈沖，該脈沖通過材料傳播。隨后可以通過自混合振動計測量超聲波產生的振動讀數：儀器的高性能使其適用于超聲波的精確測量，因此適用于樣品特性的建模。當激光束擊中材料表面時，其行為可能會根據所使用的激光功率而有所不同。在高功率的情況下，在激光和表面之間的入射點處，材料發生了真正的“燒蝕”或“汽化”：這會導致一小部分材料消失，召回力很小，由于縱向壓縮，這將是超聲波的起源。這個縱波無論激光的入射角如何，都傾向于沿法線方向傳播到材料表面：這將允許準確估計材料的厚度，知道波的傳播速度，而無需擔心角度發生率。

使用高功率激光，隨后使材料汽化，是從物體獲得超聲波響應的最佳方式。然而，為了落在無損測量的范圍內，xxx通過使用低功率激光器來避免這種現象。在這種情況下，超聲波的產生是由于激光入射點的局部過熱：現在波產生的原因是材料的熱膨脹。這樣既可以產生縱波，橫波，其與表面法線方向的角度取決于材料。片刻后，熱能消散，表面完好無損：通過這種方式，測量可重復無數次（假設使用的材料對熱應力具有足夠的抵抗力）且無損，幾乎在所有區域都需要該技術的應用。物體的運動會導致信號相位的偏移，而光接收器無法直接識別該偏移：為此，首先需要將相位調制轉換為幅度調制（在這種情況下，在調制發光強度）。因此，超聲波檢測可以分為3個步驟：從超聲波到相位調制光信號的轉換，從相位調制到幅度的轉換，最后讀取幅度調制信號并隨后轉換為電信號。

激光超聲波的成熟應用是航空航天工業的復合檢測和冶金工業的在線熱管厚度測量。超聲波的光學生成和檢測提供了掃描技術來產生稱為B和C掃描的超聲波圖像，并用于TOFD（飛行時間衍射）研究。Dewhurst和Shan在1993年首次展示了復合材料中的小缺陷（小至3mmx3mm），他們因此于1994年獲得美國無損檢測協會的優秀論文獎.這也是加拿大國家研究委員會在綜合考試方面取得重大進展的時候和其他地方。此后，文獻中描述了廣泛的應用。