激光超声领域中,传统的脉冲回波法（Pulse-echo）、投捕法（Pitch-catch）、时间飞行散射法（Time of Flight Diffraction,TOFD）等方法虽可对物体表面或内部裂纹、缺陷的存在进行检测,但无法精准判断其位置和形态。本文将激光超声与传统超声成像领域中的频域合成孔径聚焦技术结合,编写了适用于激光超声线源激发的频域合成孔径聚焦技术（Frequency-domain Synthetic Aperture Focusing Technique,F-SAFT）及相应算法。首先,使用有限元模拟了激光超声在带有缺陷样品中的激发及传播的过程,并对激发探测点间的距离选择做出了分析。利用横波、纵波反射信号对内部含有圆形缺陷的矩形钢块模型样品进行了F-SAFT成像。对比两种模式波的成像结果后利用空间插值法对成像结果更佳的横波成像图进行了图像优化。其次搭建了基于脉冲激光线源激发、多普勒测振仪检测的激光超声检测装置。对两块铝合金样品进行一维、二维扫查的同时,对实验中所使用的“线源激发”与“点源激发”做出了分析和讨论。随后使用基本参数直接求解法、TOF实验法、非线性回归拟合法对铝合金样品中的横波速度进行了计算并选取了最优的结果。经过对实验数据的2DF-SAFT、3D-F-SAFT重构,对F-SAFT算法进行了实验验证。最后,由于探测点的设置需避免激发光激发产生的热膨胀区,需将激发点与探测点分离。因此为使得传统领域发展而来的F-SAFT技术更加适用于“异点激发探测”的激光超声。从模型推导、公式计算的角度出发,对推导公式中的参数进行了修正并引入了等效因子。随后为验证等效因子的有效性,对同一铝合金样品进行了五次不同激发探测间距的扫查。计算结果表明:等效因子的引入有效改善了因激发探测间距的增大而带来的成像下偏移现象,使得缺陷成像位置更加准确,误差稳定于0.5%～0.8%之间。此外,结合激光超声激发脉冲宽度较宽的特性,对F-SAFT重构频率范围的选择进行了探究。研究结果表明:选择合适的重构频率范围可使F-SAFT算法在有效时长内得到信噪比、缺陷位置准确性更高的结果。本文在传统F-SAFT的基础上发展了适用于激光超声线源激发的F-SAFT算法。实验中,线源的使用不仅规避了相同能量下点源激发可能造成的样品损坏,同时简化了3D成像的过程。该算法效率高、对实验检测设备、实验室环境要求较低,可为后期激光超声实时成像提供可能。