振动性能是评价高精度直升机载光纤陀螺环境可靠性与性能稳定性的一个重要指标, 光源作为直升机载光纤惯导的源头部件, 需要保证其在振动条件下性能的稳定输出。针对光源平均波长随振动变化的问题, 从基本机理出发, 通过建立光路琼斯矩阵模型, 深入研究了光纤中传输光的偏振态与偏振相关损耗之间的关系, 在不增加光源系统复杂性的情况下提出了一种基于法拉第旋转镜的直升机载光纤惯导用抗振型光源, 并实验验证了其抗振动性能。实验表明, 提出的方案可以大大提高光源和光纤惯导振动条件下的稳定性, 特别是高频振动条件下(1000~2000 Hz), 光源的平均波长稳定性提高了6.8×10-6。

为了解决随机线性双折射对光纤磁光特性测量的影响，采用旋转光纤（SF）结合法拉第旋转镜（FRM）的测量方法，研究了FRM对旋转光纤磁光特性测量的影响。首先，从理论方面研究旋转光纤与FRM的引入如何减小光纤中的随机线性双折射对磁光特性测量的影响，并搭建基于FRM的旋转光纤磁光特性测试系统。当光源波长为1310 nm时，FRM作用前的旋转光纤费尔德常数都比未旋转光纤的大，且旋转光纤的节距越短，费尔德常数越大。特别是旋转光纤的节距为1.0 mm时，其费尔德常数为0.8304 rad/（T·m），比未旋转光纤的费尔德常数［0.8029 rad/（T·m）］增大了约3.43%。当测试系统加入FRM后，不同光纤的费尔德常数测量值相较于未使用FRM的光纤费尔德常数测量值都有一定幅度的增大，尤其相比于节距为1.0 mm时的旋转光纤更进一步提高了7.50%，并且在FRM作用前后不同光纤费尔德常数测量值的均方差分别为0.99%和0.61%，说明FRM的引入提高了掺杂光纤费尔德常数的测量精度与稳定性。

针对验证光半波损失问题，文章提出了一种验证光半波损失的方案并进行了详细的理论推导和实验验证。该方案采用琼斯矩阵进行计算，分析了光场量子态的变化，计算了光在通过两种Sagnac干涉环后的出射情况，进而得到相位的π变化方案。该方案实验装置借助了由X型耦合器组成的Sagnac干涉环和附加偏振分束器与法拉第旋转镜组成的改进型Sagnac干涉环。实验结果表明，该方案结构简单，现象结果明显，得到的干涉对比度均达99%以上。

为了降低传感光纤的线双折射对全光纤电流互感器测量准确度的影响, 将旋转高双折射(SHB)光纤作为互感器的传感光纤。根据琼斯矩阵, 建立了互感器数学模型。研究了平面镜和法拉第旋转镜对基于SHB光纤的反射干涉式互感器测量准确度的影响, 分析了SHB光纤的旋转比与互感器抗温度扰动能力之间的关系, 讨论了使用光纤1/4波片对基于SHB光纤的互感器进行误差补偿的方案。结果表明, 在平面镜式互感器中, 采用谐波相除法、闭环信号调制法可以消除SHB光纤的长度敏感性。当旋转比大于30时, 在-40~60 ℃温度范围内, 标度因数的变化小于0.2%。在相同条件下,法拉第旋转镜式互感器中SHB光纤所需的最小旋转比为3.4, 可见法拉第旋转镜提高了互感器的温度稳定性, 选择合适的1/4波片可以补偿由SHB光纤线双折射引起的互感器标度因数温度误差。

介绍了一种偏振无关的DSHI(延时自外差法),其光路系统是基于FRM(法拉第旋转镜)的Michelson干涉仪，并对其激光线宽测量原理和偏振无关的特性进行了理论分析。在此基础上分别对传统的M-Z(马赫－曾徳)型DSHI和偏振无关的Michelson型DSHI进行了偏振态稳定性测试和超窄(4.5 kHz)激光线宽测量比较，结果表明，具有高偏振态稳定性的Michelson型DSHI对激光线宽的测量精度更高，同时，用该高精度的Michelson型DSHI在理想的精度范围内成功完成了对另一台1.7 kHz超窄半导体激光器线宽的测量。

在研究MPF(微波光子滤波器)理论的基础上, 针对滤波器的整体性能优化和偏振不稳定性, 提出了一种基于法拉第旋转镜辅助设计的MPF结构, 得到了一个高阶结构的MPF。实现了同时具有高Q值、高边频选择性和高阻带抑制比的可调谐带通滤波器。采用信号流图分析了法拉第旋转镜反射光纤环延迟线结构中微波调制信号的流程, 推导出了传递函数、Q值表达式。并进行了仿真, 分析了耦合系数、光纤放大器增益和光纤环环长对输出谱特性的影响。

研究了法拉第旋转镜用于补偿单模光纤中1 550 nm单光子传输的偏振漂移特性.比较了不同平均光子数下经由不同长度单模光纤传输后单光子偏振漂移的差异，以及使用法拉第旋转镜的偏振漂移抑制比.实验结果表明,在50 km光纤50 kcps光子计数(光强)下偏振漂移改善最优，偏振漂移抑制比达25.3.

针对基于Sagnac原理的分布式光纤传感器中光波偏振态在双折射影响下所带来的干涉信号"偏振诱导衰落"问题,运用琼斯矩阵分析法,建立了传输光偏振态影响系统功率传输系数的数学模型;根据仿真分析的结果,发现使用反射镜作为反射元件,只能消除光纤圆双折射的影响,而不能消除线性双折射的影响.因此,提出了使用法拉第旋转镜提高系统抗偏振衰落能力的改进方法,仿真结果表明可以很好地消除传感光纤的线性双折射和圆双折射的影响.

针对Sagnac干涉型单轴分布式光纤传感器中使用单模光纤作为传感器件时,由于传输光偏振态在双折射影响下所带来的干涉信号"偏振诱导衰落"问题,运用琼斯矩阵分析法,建立了该型传感器系统在传感光纤双折射和外部事件共同作用下,传输光的偏振态对系统功率传输系数影响的数学模型;仿真分析了在传感光纤线性双折射和圆双折射共同作用下,传输光的偏振态对系统功率传输系数的影响;提出了使用法拉第旋转镜提高系统抗偏振能力的改进方法.仿真结果表明,该方法能很好地消除光纤线性双折射和圆双折射.

激光型光纤电流传感器输出的读数是频率之差。首先从理论上分析了无外加电流时频差在零频附近的漂动,分析了法拉第旋转镜(FRM)旋转角偏离90°引起的频率零漂,并指出这是零漂随温度变化的主要原因,提出了克服零漂的具体措施。实验证明了上述分析的正确性和这些措施的有效性,使这种光纤电流传感器在实用化道路上前进了关键的一步。