设计了用于谐振式光纤陀螺系统中两个半导体激光器相对频率噪声抑制的全光纤光路外差式光学锁相环, 建立并分析了陀螺精度需求和外差式光学锁相环关键参数的关系, 同时对外差式光学锁相环全数字反馈控制环路进行了设计和仿真.通过实验对设计的系统进行性能验证.结果表明两个主从激光器的中心频率实现了参考频率源频率的锁定, 且拍频激光中心频率相对于光纤环形谐振腔谐振频率偏离幅值减小了15 dB.

研究了利用两个声光移频器间的差频抑制谐振式集成光学陀螺中的背向散射噪声。测试了声光移频器的输出特性, 结果表明声光移频器输出功率随调制频率变化。测试并说明了两路声光移频器的功率不平衡会影响环形谐振器的谐振曲线深度和陀螺解调曲线的斜率, 并最终导致陀螺的测量误差。实验中通过补偿声光移频器的输出功率, 有效地克服了声光移频器功率带宽的影响, 陀螺零漂从补偿前的0.28mV降低为0.095mV。

通过Rsoft软件对锥形光纤倏逝场能量分布特性进行仿真，从理论上分析锥形光纤激发微谐振腔非互易性产生的原因。实验中，光纤熔融二氧化硅微球腔通过高精度三维调节架沿光纤方向移动，每次移动相同距离选取测试点，记录光源正反传输情况下微球腔谐振谱线，得到谐振谱线特征参量随倏逝场变化的非互易性变化规律。通过计算微球腔理论鉴频曲线获得非互易性对陀螺动态范围与灵敏度的影响，并提出抑制方法。

模拟仿真了谐振式光纤环腔的透射谱线以及鉴频曲线, 得透射谱线最低谷值对应为调制谐振点, 鉴频曲线的线性区为陀螺的工作范围区, 线性区中点对应谐振点, 可作为标度因数最大值.为了实现谐振点的高精度锁频和稳频, 设计了谐振式光纤陀螺角速率测定方案, 使用比例积分反馈电路实施锁频, 利用正弦波扫描窄线宽激光器(线宽小于1 kHz)的压电转化模块, 使激光器谐振腔长发生变化, 从而改变其输出频率, 对谐振光纤环腔随外界环境变化同时进行跟踪和锁定.利用线宽法测试并计算出光纤环形谐振腔的品质因数值为107, 对比分析了光纤环腔在谐振点和非谐振点锁定情况下的光电探测实时输出, 并通过转动测试, 得到两种情况下锁定后陀螺的连续转动效果.计算了光纤陀螺系统理论检测灵敏度, 结果表明：谐振点锁定后转动效果对应的陀螺输出电平值为锁定非谐振点转速电平值的3倍, 验证了谐振式光学陀螺谐振点锁频的重要性.

谐振式光纤陀螺系统中,背向散射噪声成为制约其系统精度的重要因素之一.对陀螺双路系统其中一路光波信号进行研究,利用相位调制频谱展开及光场叠加的方法,对光纤环形谐振腔输出光场进行理论分析.理论上载波分量的出现会在系统中引入背向散射噪声,因此仿真分析引入载波分量的幅度,得到采用三角波调制比正弦波更有利于抑制载波分量.以抑制载波分量为目标,搭建自外差载波抑制测试平台,对相位调制器施加三角波与正弦波两种波形调制,得到采用三角波调制时载波抑制比最高可达64.3 dB,比正弦波调制时高出6 dB,与理论分析相符;在陀螺系统应用中,采用三角波调制时陀螺输出信号载波抑制程度更大,波动更小,更加稳定.

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。

为了研究集成光学陀螺灵敏度的优化,采用调频光谱原理与多光束干涉方法,对谐振式集成光学陀螺核心敏感器件的谐振特性、决定因素及其它们对陀螺灵敏度的影响进行了研究,得到了与光纤谐振腔情形不同,耦合比与腔长变化对谐振特性影响具有二重性的结果。结果表明,在给定波导传输损耗的条件下,以陀螺灵敏度为判据,集成光学陀螺存在由波导损耗水平决定的最佳谐振腔结构参量。

背向反射是谐振式光学陀螺（ROG）中的主要噪声之一。通过光波场叠加的方法, 建立了环形谐振腔内的单点反射模型, 得到系统中背向反射噪声引起的系统标度因子误差与环形谐振腔内反射参数的解析表达式。利用该表达式, 通过Matlab进行数值拟合, 分别对谐振式光纤陀螺系统（R-FOG）和谐振式微光学陀螺系统（R-MOG）中的背向反射噪声进行理论分析和比较。实验中, 通过一定的措施抑制了系统中的背向反射噪声, 分别得到R-FOG和R-MOG系统的开环输出信号。通过理论分析和实验验证背向反射噪声在R-MOG中的影响较大。为ROG中背向反射噪声的抑制及ROG系统的搭建提供了理论和实验依据。