提出了一种再生锁模光纤激光器的双腔稳定控制方案,利用锁相环检测光谐振腔腔长变化引起的微波频率漂移,并用压电陶瓷光纤拉伸器进行反馈补偿。利用光电再生腔中的混频器比较两个同频微波信号的相位,得到光电再生腔的腔长变化,并用电移相器反馈补偿光电再生腔的腔长变化。本研究中再生锁模激光器输出了重复频率为10 GHz、脉冲宽度为16.6 ps的光脉冲。光电再生腔输出了重复频率为10 GHz的微波信号,其边模抑制比为40 dB,相位噪声为-127 dBc/Hz,70 min内的频率漂移小于1 Hz。与现有的再生锁模方案相比,本方案实现了光谐振腔腔长和光电再生腔腔长的同时控制,输出的微波信号频率稳定度高,光脉冲质量好,可实现激光器的长时间稳定工作。

环形谐振腔是激光陀螺(RLG)的核心。基于环形谐振腔光线传输理论, 通过求解自洽方程, 数值分析了反射镜的变形对谐振腔稳定性的影响; 在此基础上, 借助有限元分析软件Ansys, 通过参数化建模, 进一步开展了RLG腔长控制镜(PLCM)结构参数对其综合性能影响的仿真分析。结果表明, 在相同尺寸限制和不影响陀螺稳频工作效率的前提下, PLCM结构参数的局部优化可大大地提升谐振腔的动态稳定性; 实验验证与仿真分析结果相吻合, 且优化后的单筋PLCM可满足陀螺在常规机载导航系统振动环境下的使用要求。这对进一步提升RLG, 尤其是小型化RLG的工程化水平具有重要参考意义。

为了进一步提高光电振荡器的实用性, 提出了一种基于耦合型电增益环腔的小型化光电振荡器。利用电功分器和放大器构成电增益环腔, 其梳状滤波效应可以有效对光电振荡器进行模式选择, 结合直接调制半导体激光器, 单模光纤和光电检测器, 有效实现了小型化光电振荡器。理论上分析了电增益环腔的基本原理, 并且通过仿真进行了验证。实验中获得了中心频率为12.624 GHz的微波信号, 其相位噪声为-102 dBc/Hz@10 kHz。该方案在结构简单的条件下可以得到质量较高的射频信号, 可以作为光电振荡器实用化的一种解决方法。

腔长控制机构在激光陀螺中通过控制腔长来保证激光陀螺工作光束的频率稳定,其对激光陀螺性能的提高有着重要意义。针对激光陀螺工作过程中,传统腔长控制机构的控制镜扭偏导致光束在腔中的位置偏移毛细孔的中心位置,引起腔内的散射、损耗发生变化从而影响陀螺性能及精度的问题,对激光陀螺腔长控制机构进行了研究,并设计了一种新的腔长控制机构以减小控制镜的扭偏对陀螺产生的影响。利用有限元分析法对新腔长控制机构进行了优化设计和仿真。试验表明,新的腔长控制机构减小了控制镜的扭偏,使得激光陀螺的零偏稳定性由0.7°/h提高至0.3°/h。

介绍了一种具有高稳定性、高谱纯度、低相位噪声的双环路光电振荡器(OEO)。理论上分析了光电振荡器的基本原理，采用光域双环路的方案有效地实现了边模抑制，通过检测输出信号频率的变化来控制光纤环路的长度，从而得到了高质量的20 GHz微波信号，其频谱纯度高，线宽小于1 Hz，相位噪声在10 kHz时为-112 dBc/Hz，而且在4 h观测时间内，频率的稳定性小于10-10。

激光陀螺比例因子的修正量是其一项重要的误差源，为深入研究此修正量的实际大小，文章针对某型激光陀螺进行了理论计算及实验验证，得到了比例因子在不同腔频下的调谐曲线。实验数据表明，对比例因子精度要求不超过1×10-7时，则稳频的影响比较小，这对稳频电路的设计具有一定的参考意义。

为研究激光陀螺腔长控制反射镜结构参数对其性能影响，提出了建立腔长控制镜弹性、压电体耦合有限元模型并进行直接耦合场有限元分析的方法。通过编制ANSYS有限元软件宏文件，实现有限元模型与结构尺寸的自动同步。对某型激光陀螺腔长控制镜仿真计算表明，反射镜环槽内外径以及变形筋的厚度对其光程调节能力影响最大，并在此基础上实现了该型控制镜的优化设计。实验表明该方法对激光陀螺腔长控制镜的结构设计具有一定的指导意义。

提出了一种控制环形激光器光学腔长的新方法．该方法是利用压电陶瓷电控环形激光器毛细管内干燥空气的折射率，实现对环形激光器光学腔长的控制．这种控制方法对环形激光器性能影响很小，具有响应速度快、灵敏度高、功耗低等优点，可用于全反射棱镜式环形激光器、反射镜式环形激光器的稳频系统．对于激光陀螺、激光计量等应用具有重要意义．

根据激光陀螺的使用要求，针对传统槽片在结构和材质上给加工和陀螺性能所带来的不利因素，设计一种集微晶玻璃和熔石英玻璃的优点于一体的新型槽片结构。其基体采用与陀螺腔体材料相同的底膨胀系数的微晶玻璃，反射片采用抛光表面特性很好的熔石英玻璃，通过光胶接合组成一个完整的新型槽片。并针对新的槽片结构提出了与之相应的陀螺腔体贴片面加工方案，使其既能配合新结构的槽片又不增加腔体的制造难度。同时还提出和实现了在加工中采取球面部件与槽片基体分开加工的方式，使得新结构槽片不仅解决了长期困扰陀螺制造行业的因石英槽片易漏氦而引起的陀螺存储寿命相对较短的问题，同时还降低了球面基片超光滑表面加工难度和加工成本。