宽谱光源驱动谐振光纤陀螺（RFOG）利用宽带光源抑制寄生噪声。然而，宽带光源引入的过量相对强度噪声（RIN）成为陀螺精度提升的主要限制因素。因此，考虑到不同光纤环形谐振腔（FRR）参数的影响，研究宽谱光源驱动RFOG中的RIN具有重要意义。基于宽带光源驱动RFOG的传输特性，构建了宽谱光源驱动RFOG中RIN的理论模型。分析了放大自发辐射源（ASE）谱宽和谐振环的分光比对腔内RIN的影响，并通过实验验证了理论结果的准确性。这些结果为减轻宽带光源驱动RFOG系统中的RIN提供了理论参考。

主要对谐振式光纤陀螺单侧信号检测方法开展了研究, 探讨了热致偏振噪声对于谐振曲线产生的影响, 并设计了一种信号检测方法。针对该检测方法与传统检测方法的应用效果进行对比分析, 研究结果显示, 新方法会抑制偏振噪声对于陀螺精度的影响。根据仿真结果可知, 在温度改变0.003 ℃的情况下, 得到的归一化幅值误差显著减小, 由原先的0.2308变为0.0298, 继而验证了设计单侧检测方法的有效性, 该方法有效抑制了偏振波动噪声对于检测精度的不利影响, 提高了检测结果的准确性。

受激布里渊散射效应具有窄带增益的特性，是实现低本底噪声激光器的一种有效方式。基于高Q值光纤环形谐振腔研究低噪声布里渊激光器。通过Pound-Drever-Hall（PDH）锁定技术将泵浦光锁定到8 m长的单模环形谐振腔中，可得到与泵浦光相差一个10.81 GHz频率的反向传播斯托克斯光。采用相关延迟自外差方法测量斯托克斯光的频率噪声。实验结果表明，基于光纤环形谐振腔的布里渊激光器的阈值为5.3 mW，在高频部分（频率大于10 kHz）处，后向斯托克斯光对泵浦光频率噪声的抑制达到30 dB，接近理论抑制极限（34 dB）。

谐振式光纤陀螺(Resonator Fiber Optic Gyroscope，RFOG)的核心敏感部件是光纤环形谐振腔(Fiber Ring Resonator，FRR)，FRR在不同的束缚方式下表现为反射式与透射式两种结构，文章建立了两种结构的分析模型，推导出最佳工作状态下FRR的输出特性表达式。对于影响RFOG的主要噪声：背向散射噪声，通过建立两种相位调制RFOG结构，推导了两种不同结构FRR构成的RFOG在相位调制下的信号与背向散射噪声输出特性。分析了两种结构下谐振曲线最大斜率处的信号与背向散射噪声的信噪比表达式，最终证明两种结构的信噪比表达式相同，且与FRR的腔长负相关。

将保偏全光纤环形谐振腔作为转移腔,实现了1550 nm参考激光器到1572 nm从激光器的频率稳定度转移,并研究了温度对光纤谐振腔长期稳定性的影响。理论和实验表明,仅通过压电陶瓷调谐腔长不能很好地实现频率稳定度转移。因此,提出用压电陶瓷快反馈和温控实现环形腔的稳定度转移,可使从激光器的频率稳定度在积分时间为1 s时的阿伦方差为2×10 -12,在积分时间为1000 s时的阿伦方差为5×10 -12。

谐振式光纤陀螺（Resonator Fiber Optic Gyroscope, RFOG）的性能是多种误差和噪声共同作用的结果。分析了RFOG主要误差与噪声的产生机理, 建立了各误差与噪声的分析模型, 结合具体陀螺参数, 对误差和噪声的等效旋转速率进行了估算, 对抑制误差和噪声的有关措施进行了数值量化。以RFOG零偏稳定性0.1°/h需求为例, 为抑制背向散射噪声及背向反射误差, 相位调制移频时顺时针和逆时针光波的载波强度残留水平之积需高于112dB; 为抑制克尔效应, 顺时针和逆时针方向的光强差需控制在3.86nW以内; 地磁场方向不确定性引起的陀螺零偏稳定性约为0.7°/h。该工作为RFOG实验研究和工程设计提供了理论指导。

谐振型光纤陀螺(RFOG)因具有敏感光纤短和体积小等优点而备受关注。分析了激光线宽、光纤环形谐振腔(FRR)及检测技术对RFOG灵敏度的影响。依据RFOG信号检测方法, 推导了受光电检测器灵敏度限制的RFOG灵敏度公式, 并给出了考虑激光线宽和腔内偏振轴90°旋转的RFOG灵敏度修正公式。基于多光束干涉原理,分析了数字调相电压的误差和噪声对灵敏度的影响。仿真结果表明, 为获得高灵敏度, 针对不同的激光线宽应选取不同的FRR腔长, 偏振轴90°旋转熔接的两边长度差应为保偏光纤半拍长的奇数倍, 数字调相电压的噪声方均根值应小于0.22 V。该工作为高精度RFOG的设计提供了理论指导。

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。

提出了一种新型光纤环形谐振腔结构，与传统双环形腔结构不同的是该结构具有两个输出端，且具有不同的输出特性。由于耦合谐振透明效应经由该结构的光场会出现时间延迟，其结构参数会对时间延迟产生影响。由耦合模理论得出时间延迟的变化规律，并经数值模拟得出延迟随耦合系数和衰减系数的变化规律。研究发现控制该环形腔的结构参数可使得输出光的时间延迟在几十到几百纳秒之间变化，且该结构可以同时具有正负两种时间延迟，这个特征使得该结构在全光缓存、慢光光纤干涉仪和光学时延线等方面具有极大的潜在应用价值。

从理论上设计并从实验上实现了一种简单易行的环形谐振腔结构，它仅由两个耦合器连接成一个环形谐振腔，可以使得逆时针运行光的增益高于顺时针运行光的增益，其比值取决于两个耦合器耦合比的选取。将此作为掺铒光纤激光器的谐振腔，由于两个相反方向具有不同的损耗，因而可以实现在不需要隔离器的情况下也能保证激光的单向运行，从而简化了器件结构，消除隔离器的插入损耗，降低了成本。在实验的过程中使用两个3 dB耦合器，结果表明，在阈值及其以上抽运功率下，两个相反方向的输出功率差始终大于17 dBm，基本实现了激光的单向运行。