实现了使用光子带隙光纤的一体化谐振式光纤陀螺方案, 设计并制作了谐振腔中基于微光学结构的耦合器。实验测得制作的谐振腔清晰度为3.7。搭建了基于该谐振腔的陀螺系统, 并对其主、次偏振态的谐振曲线进行了实际测量。实验结果测得该系统60 s零漂为2.45 (°)/s, 及1 h长期稳定性为7.11 (°)/s。同时, 实现了对应陀螺输出±50 (°)/s(积分时间10 s)及±100 (°)/s(积分时间10 s)的模拟转速实验, 验证了该陀螺系统的Sagnac效应。分析得到耦合损耗是影响该陀螺系统性能的主要因素。验证了该谐振腔结构具有应用于陀螺系统的可行性, 为谐振式光纤陀螺性能进一步提高提供了参考。

光纤环形谐振腔是构成谐振式光纤陀螺的核心部件。提出了一种基于微光学结构的空芯光子带隙光纤环形谐振腔。建立了这种谐振腔的归一化传递函数模型，并且仿真分析了微光学结构参数与谐振腔特性和陀螺的极限灵敏度的关系。研制出基于微光学结构的空芯光子带隙光纤谐振腔的实验样品，完成了样品性能测试，在此基础上提出了下一步优化方案。研究结果为未来进一步研究基于微光学结构的谐振式空芯光子带隙光纤陀螺提供了理论和实验依据。

通过平面波展开法研究了三角孔状光子晶体晶格的能带结构，并考虑了该过程的辐射损耗.用时域有限差分的方法模拟计算了对应六边形环行腔结构的光谱透射特性，得出优化的晶格周期和占空比.在C波段上，优化的结构达到了98.8%的光学选择比和32.9 nm的半高全宽.用光刻和反应离子刻蚀的方法对样片的加工过程进行了尝试并给出加工参量.搭建相应的系统测试了样片的光谱性能,结果表明:实际样片孔状的样片较之柱状样片更为稳定，而基于环行谐振腔的结构在未来有应用于滤波器、波分复用系统、微陀螺等领域.

对于光学涡旋特别是具有复杂拓扑结构的光学涡旋, 可以通过数值计算的方法获得实验上难以准确测量的角动量分布及其传输演化特性。在略去线偏振光场线动量密度中的轴向分量的情况下可获得涡旋光场的横向线动量密度, 其在光束截面上的角向分量表征了涡旋角动量的分布。通过数值模拟, 研究了单束拉盖尔高斯光束和拓扑荷不同的两束拉盖尔高斯光束同轴叠加后在自由空间中的传播过程, 获得了强度分布、相位分布和横向线动量密度在瑞利长度内的分布特征。通过分析光束横截面上强度分布和线动量密度的演化特性表明, 在远离束腰处光束的衍射效应不仅降低了横向线动量密度, 还会增加径向分量, 因而增强了径向力学特性, 减弱了角向力学特性, 因此在具体实施微操控时不宜在距离束腰面较远的横截面内进行。

利用全息法可产生复杂拓扑结构的光学涡旋且容易实现对涡旋态的控制,但通常情况下衍射效率较低。以掺铁铌酸锂晶体为存储介质,通过对光学涡旋的体全息存储与再现研究,在晶体几何厚度仅为0.6 mm的情况下获得了26.7%的衍射效率,且再现图像与记录前图像质量相当。根据实验参数,应用Kogelnik耦合波理论进行的计算表明,在同一种晶体和曝光参数情况下,当晶体的几何厚度达到1.23 mm时可获得100%的涡旋光衍射效率。

光学涡旋具有独特的相位奇点和螺旋相位结构, 多个涡旋光场之间的干涉呈现出新颖的强度和相位分布特征。通过在平面波背景中嵌入涡旋相位产生平面涡旋光场, 采用数值模拟方法研究了多个平面涡旋光场之间的干涉, 并分析了两个平面涡旋光场的中心间距及拓扑荷值对涡旋产生和湮灭的影响。进一步数值研究了对称分布的多个点涡旋光之间的干涉, 结果表明通过改变涡旋光束数目或者拓扑荷值, 可获得不同分布的对称涡旋阵列光场。利用计算全息并通过空间光调制器, 实验上实现了具有不同拓扑荷值的多个对称点涡旋光场的干涉, 其干涉图样与模拟结果吻合。实验结果不仅证实了数值模拟结果, 也为实验研究复杂涡旋光场的干涉提供了一种有效方法。