为了研制温度稳定性满足中高精度光纤陀螺仪中超荧光光源使用要求的掺铒光纤，采用螯合物气相沉积法制备了Al-Er共掺和Al-Ge-Er共掺两种掺铒光纤。同时对两种光纤的吸收系数和本底损耗进行了测试研究，并搭建超荧光光源测试平台，对Al-Ge-Er共掺光纤的温度稳定性进行了实验验证。结果表明，在制备光纤时通入等量的铒的螯合物，Al-Er共掺光纤具有更高的吸收系数，但本底损耗较高; 两种光纤在1530 nm的吸收系数分别为35.6 dB/m和20.0 dB/m，在1200 nm的本底损耗为31.7 dB/km和6.3 dB/km; 在-45.0 ℃~70.0 ℃变温范围内，Al-Ge-Er共掺光纤的自发辐射光谱在中心波长为1560.84 nm，10.51 nm带宽的平均波长变化约为6.52×10-7 nm/℃，该光纤可满足高精度光纤陀螺的超荧光光源使用要求。该研究为掺铒光纤的研制提供了参考。

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。

标度因数是评价光纤陀螺动态性能优劣的一个重要指标, 其误差直接影响光纤陀螺的精度和稳定性。由于热胀冷缩效应陀螺光纤敏感线圈面积与温度呈正相关, 因此提出利用光源的温度特性对陀螺标度因数误差进行线性补偿的方法, 使得后续光纤敏感线圈的温度补偿效果最佳。实验结果表明: 在100 ℃变化范围(﹣40~+60 ℃)内, 使用该方法后, 陀螺标度因数误差由1100ppm减小到620ppm, 大大提高了光纤陀螺标度因数的温度稳定性(光纤敏感线圈温度补偿前)。

分析了宽谱光源的平均波长对标度因数的影响,初步建立了开环光纤陀螺和闭环光纤陀螺标度因数的系统模型,详细讨论了平均波长和光纤陀螺第二闭环影响标度因数的机理,并进行了相关的实验,实验结果与理论分析结果吻合,验证了该系统模型的正确性。

利用像元分辨率公式和高斯光束传输理论, 设计了一种基于线阵InGaAs光电探测器的宽谱光源平均波长测试系统光路结构。在Zemax光学软件中建立了宽谱光源平均波长测试系统的光路模型, 并优化了该测试系统的光路结构参数。根据软件仿真建立的光路模型, 分析了位置偏差对准直光束平行度及系统光能利用率的影响, 得到了相应的变化曲线, 为宽谱光源平均波长测试系统的结构设计和装配提供了指导。

全温条件下（-40~60 ℃）测量精度误差较大是影响光纤电流互感器实用化进程的主要原因之一。传感光纤的维尔德常数随光纤内光波平均波长变化，导致系统输出变比漂移，从而降低系统的测量精度。理论分析了光谱平均波长与系统输出变比之间的关系，并通过实验验证了关系式的准确性。分别对光纤电流互感器光路各组成器件对通过光平均波长的影响进行了分析，实验测量了变温条件下平均波长变化的趋势以及程度。提出了起偏器与延迟光纤在变温条件下对平均波长影响的自补偿方案，有效的减小了传感光纤中平均波长的漂移程度。保证光纤电流互感器在变温条件下到达0.2 s级精度要求。同时为适应更高测量精度应用场合提供了参考。

采用掺铒光子晶体光纤代替传统掺铒光纤来提高超荧光光纤光源输出的功率稳定性和平均波长稳定性。在-45℃~70℃的全温区范围内，对超荧光光纤光源的光纤长度和半导体激光器(LD)抽运功率进行优化，并提出了用插值法进行LD抽运功率的优化方法，在光纤长度优化的基础上，高效、精确地优化了抽运功率，改善了光源的平均波长稳定性。经过优化的光源，在-45℃~70℃的全温区范围内平均波长变化量为0.67×10-6 /℃，输出功率稳定性为0.37%。

光纤陀螺要求其光源具有高功率、宽谱输出，同时在大温度范围内仍具有好的平均波长稳定性。为了满足-45℃~70℃大温度范围的应用需求，采用双程后向抽运、法拉第旋转反射、带通滤波等技术手段，对光纤材料和器件进行大温区全局优化，以改善超荧光光纤光源的平均波长稳定性。理论分析了不同中心波长和带宽的带通滤波器以及光纤长度等参量对平均波长稳定性的改善效果，以及和光谱带宽的关系。按照设计结果选择滤波、光纤长度等参量，通过对-45℃~70℃全温区范围进行系统全局优化设计，得到输出功率为32mW，功率稳定性为0.65%，光谱带宽为12.5nm，光源平均波长变化量为23.5×10-6。结果表明，平均波长稳定性在0.5×10-6/℃以下的高稳定性超荧光光纤光源中，32mW输出功率非常高; 所得的0.2×10-6/℃是115℃大温差范围、30mW以上超荧光光纤光源中非常优异的平均波长稳定性指标，满足光纤陀螺对光纤光源的要求。

研究了输出谱型为近高斯型的掺铒超荧光光纤光源,分析了高斯型光谱的自相干函数和影响平均波长稳定性的因素.采用双程前向光源结构，通过选择铒纤长度获得高斯型光谱输出，同时调节泵浦功率来优化铒纤的本征温度系数对光源的影响,得到铒纤长度10.05 m，泵浦功率为172 mW时，整体光路（除半导体泵浦激光器及其驱动电源）在全温－40 ℃~60 ℃测试条件下平均波长稳定性为66.651 ppm的近高斯型掺铒光纤光源.

为了解决高精度光纤陀螺要求长时间的标度因数稳定性到10-5以下，必须确保高精度光纤陀螺所采用的掺铒超辐射光纤光源具有非常稳定的平均波长。从超辐射掺铒光纤光源的结构出发，推导出其平均波长主要受到温度、抽运功率、抽运波长、抽运光偏振态以及光纤陀螺返回光功率的影响。详细分析了以上因素对于超辐射掺铒光纤光源平均波长稳定性的影响，并介绍了消除或者减小这些影响因素的措施。同时还总结了提高超辐射光纤光源的平均波长稳定性的相关技术，采用这些技术可以获得平均波长随温度变化系数±0.05×10-6/℃的高稳定性掺铒超辐射光纤光源。对于掺铒超辐射光纤光源在高精度光纤陀螺中的实际应用具有指导意义。