超声检测(UT)作为无损检测(NDT)的主要方法之一,具有穿透力强、灵敏度高、安全(机械波)、实时性、便捷易操作等优点,成为工业、医疗等领域中使用频率较高的检测方式。超声换能器在超声检测中具有关键作用,它在超声范围内,将交变电信号转换成声信号,或者将外界声场中的声信号转换为电信号,从而完成电能和声能之间的能量转换。本文以提高超声换能器的带宽为研究目标,进行了对电容式微机械超声换能器(CMUT)的等效电路模型、有限元仿真分析、工艺制造等方面的研究,同时以光声成像为基础,设计了纳秒激光驱动器。具体研究内容如下:(1)以弹簧-质量-阻尼为理论模型进行CMUT的相关分析,建立了电-力-声的等效电路,分析了与CMUT相关的大气压力、谐振频率、塌陷电压、机械阻抗等参数的影响,为仿真模型的建立奠定基础。(2)利用COMSOL Multiphysics有限元分析软件建立了CMUT在二维轴对称及三维空间上的模型,分别进行在机电、压力声学独立以及耦合物理场情况下的稳态、特征频率、预应力频域、小信号分析,频域等研究类型下的分析,提取相关参数并进一步确定CMUT的塌陷电压、振动频率、带宽及灵敏度。(3)研究了CMUT的两种主要制造工艺,分别是牺牲释放工艺和晶圆键合工艺,进一步分析了两种工艺的优缺点和适用情况;依据阳极键合工艺,进行了版图设计,为加工制造CMUT元件提供依据。(4)为了测试CMUT的性能,设计了一种低成本、结构紧凑的纳秒激光脉冲驱动电路,提高了成像速度、降低了激光器的使用复杂度、驱动器整体结构更加紧凑、大幅降低光声显微成像成本。