提出了一种使用固定频率窄线宽激光器作为干涉光源的闭环谐振式光纤陀螺系统。该系统利用相位调制器对干涉光进行移频控制,完成对谐振腔逆时针方向谐振频率的跟踪和锁定。建立了陀螺系统Simulink模型并仿真研究了不同速率点下的陀螺输出特性,结果表明,±200(°)/s速率范围内逆时针谐振频率锁定时间小于15ms,陀螺标度因数非线性为2.41×10-4。与采用传统频率可调谐窄线宽激光器的闭环谐振式光纤陀螺系统相比,两者锁频时间和标度因数非线性基本一致。该研究为低成本闭环谐振式光纤陀螺系统的实现提供了理论和数据支撑。

为抑制谐振陀螺的偏振波动噪声,提出了一体化谐振式光纤陀螺设计方案。基于特殊设计的光子晶体光纤和单偏振光纤研制了一种混合型光子晶体光纤谐振腔,该谐振腔同时具有较高的偏振消光比和良好的温度稳定性;为减小谐振腔损耗,优化了光子晶体光纤的模场直径,使其与单偏振光纤相一致,因此二者熔接损耗可被控制在0.1 dB以内,进而得到谐振腔精细度为13.2;基于该谐振腔搭建了双闭环谐振陀螺系统。测试结果表明:双闭环谐振陀螺系统具有较小的偏振波动误差特性,在300 s积分时间内陀螺输出白噪声占主导地位,零偏稳定性达到0.25 (°)·h -1;在测量范围为-240~240 (°)·s -1时,双闭环谐振陀螺系统的陀螺标度因数非线性度为2.3×10 -4,性能较单闭环陀螺系统有明显提升。

宽谱光源相对强度噪声(RIN)的定量评估及其对光纤陀螺(FOG)性能的影响机理是进一步提高FOG精度的关键问题。搭建实验测试系统对4种不同谱型、不同偏振态宽谱光源的RIN进行了独立测试，基于3种不同等效谱宽定义分别计算4种宽谱光源的RIN，通过对比确定了基于功率加权平均谱宽的强度噪声计算模型；在此基础上，对FOG的随机游走系数（RWC）模型进行了修正。搭建光电分离式高精度FOG实验系统，采用4种光源，分别测试了FOG的RWC，同时利用修正模型估算了RWC，实测值与估算值吻合较好。结果表明，光源的功率加权平均等效谱宽和偏振度是影响宽谱光源RIN的主要因素，该研究为光源RIN的评估和高精度FOG的优化设计提供了重要的理论和实践依据。

为研究光纤弯曲对干涉式光纤陀螺性能的影响，选取常用的单模光纤、保偏光纤、光子晶体光纤及保偏光子晶体光纤为研究对象，建立了光纤弯曲与光纤陀螺性能的相关理论模型。以高精度光纤陀螺应用为背景，选取掺铒超荧光光纤光源，改变光纤弯曲半径，测出了经过光纤样品后的光功率、平均波长、光谱宽度的变化和平均波长波动，在此基础上分析了弯曲半径对光纤陀螺标度因数和随机游走系数的影响。理论分析和实验结果表明，采用光子晶体光纤时，光纤弯曲对光纤陀螺性能几乎没有影响，采用其他光纤时，需要严格控制光路中的光纤弯曲半径。