激光陀螺通常采用高压直流来提供泵浦。放电管的负阻特性会引起稳流回路的不稳定或震荡。为了优化放电环路, 研究了放电管的阻抗特性。测量了不同放电电流下的管压降, 通过多项式拟合得到了放电管的伏安特性曲线。由于微变阻抗直接决定了环路的稳定性, 重点分析了微变阻抗随着电流的变化规律。研究可以为镇流电阻的选择和放电环路的优化设计提供参考, 可以降低功耗并提高电路的可靠性。多样本测试表明文中的结论具有普遍适用性。

为进一步提高激光多普勒测振仪(LDV)的测量分辨率，实现物体表面微小振动的测量，设计了一种以双频环形激光器作为光源的LDV，介绍了该系统的光源及光路结构，推导了测振原理，并通过实验验证了该系统的可行性和准确性。在该系统中，利用四频差动激光陀螺频差稳定和谱线窄的优点，将四频差动激光陀螺改进为双频环形激光器，产生两束具有一定夹角和固定频差的线偏振光，结合光栅技术可实现对物体表面横向微小振动的测量。与其他LDV 相比，该系统光路简单且分辨率较高，在实验室环境下振幅分辨率最大噪声不超过0.012 μm·Hz^{1/ 2} 。

为了对四边形激光陀螺进行更为深入的研究, 了解其光束特性, 运用传输矩阵, 得到了四边形激光陀螺的稳定条件, 并对四边形激光陀螺内部的高斯光束特性进行了数值计算,得到腔内实际上存在两条高斯光束, 它们在两个球面镜处结合在一起。结果表明, 球面镜的曲率半径越大, 高斯光束的光斑半径越大, 光束就越平直, 越便于信号的读出。

激光陀螺是一种角运动传感器件，为了避免激光陀螺的闭锁现象，可以采取正弦抖动偏频。为了减小机抖陀螺过锁区时的误差累积，往往会在抖动信号中注入噪声。然而如何选择一种合适的噪声形式目前还没有明确的依据，往往要经过长时间的测试才能得到一种较好的噪声形式。根据加噪的基本原理，提出了一种新的激光陀螺抖动加噪评估方法，这种方法能够在短时间之内快速评价加噪的效果。实际测试验证，新方法在衡量加噪效果上确实是行之有效的。

二频机抖陀螺具有较高的精度，但在每个抖动周期需要两次通过锁区，会丢失部分信息，从而带来了过锁误差。噪声注入只能将误差随机化，并不能从根本上消除误差。根据锁区方程阐述了锁区对机抖陀螺精度的影响。对二频机抖陀螺的锁区补偿方案进行了理论研究。采用零速率点恒加速近似得到了过锁误差的信号表征方法。数值分析表明该锁区补偿方法在各种外界输入转速下都是有效的。

采用数字信号处理技术，设计了二频机械抖动激光陀螺抖动偏频量的实时精确获取方法。从理论上说明了采用角速率绝对值和有效值的方法都能够有效地获取抖动偏频量。详细介绍了两种方法的数字化实现方法。通过仿真实验对两种数字化实现方法进行了验证，结果表明这两种实现思路是完全可行的，得到的偏频量随频率和抖幅的变化具有较好的线性。将实时获取的偏频量作为反馈量作用于抖动环路的闭环控制中，比原来的压电陶瓷反馈具有更高的可靠性，能够克服高低温带来的偏频量的变化。

建立了Y型腔正交偏振激光器光强调谐实验系统，通过改变非共用腔腔镜上的压电陶瓷电压来改变分裂频差，通过改变共用腔腔镜上压电陶瓷电压实现共用腔调谐。报道了不同分裂频差下共用腔调谐过程中激光器的光强调谐曲线和相应的拍频变化曲线。采用三阶微扰近似下的兰姆半经典气体激光器理论，较为全面地分析和总结了影响光强调谐规律的各种因素及影响机理。理论分析表明在采用氖双同位素的Y型腔正交偏振激光器内，纵模的单程损耗、单程增益、相邻纵模间的分裂频差等因素通过光强的自洽方程影响纵模竞争的强弱及竞争结果。总结了不同频差下的光强调谐和拍频变化规律，并对其进行了理论分析与解释。

针对高速采样低通滤波的线性脉冲响应(FIR)滤波器在机械抖动激光陀螺(MDRLG)信号处理中存在着较大的时延,限制MDRLG在快速跟踪中的应用,基于相关滤波技术提出了一种新的信号处理方法。对这一方法的基本理论进行了分析,并基于Labview实现了仿真。相关滤波后,激光陀螺输出中的抖动信号衰减了约41dB,还不能达到激光陀螺应用的要求,可以适当加一低阶的FIR低通滤波器去除抖动剥除后剩余的抖动成分和高频噪声。在静态条件下用这三种信号处理方法分别对激光陀螺零偏进行了测试。相关滤波法所测得零偏稳定性(σ100)比50阶FIR滤波器差了将近三倍,相关滤波后再经过22阶的FIR低通滤波测得的零偏稳定性比50阶FIR低通滤波器的测试结果大了不足0.001°/h,延迟时间却从4.9ms减小至2.1ms。

对三轴激光陀螺的结构及串扰现象作了简要介绍,提出了放电状态监控电路的必要性。基于所设计的高压稳流电源电路,提出在高压电源每一稳流支路加入一路模拟开关,来控制稳流和状态监控的时序,从而通过监测采样电阻的端电压来实现放电状态的监控,并详细阐述了三轴放电状态监控电路的软硬件实现。最后对电路进行了实验测试,三轴激光陀螺在5s内的点燃率达到100%,电流的长期稳定度优于1×10^-4,验证了状态监控电路的可行性和可靠性。

分析了激光陀螺在经历外部环境温度变化时光强和性能发生变化的原因，提出了利用新型腔长角度控制镜(光路程长控制镜)的角度控制元件作为驱动器件，应用类似小抖动稳频的原理对激光陀螺环形光路进行闭环控制，并通过对各光路控制单元采取分时控制的办法解决了光路稳定过程中的调制信号的冲突，使激光陀螺在环境变化时始终保持其光程长和光路相对位置的稳定从而保证其性能的稳定。实验结果表明，对原来在全使用温区(-40 ℃～+60 ℃)光强变化达30%甚至只要有光的，通过光路稳定措施可将光强稳定在±3%以内，对于有些在高低温时不能出光的，也可以达到可使用的光强稳定水平。较好地解决了许多激光陀螺难以克服的耐高、低温冲击问题。