陀螺仪是惯性导航系统的核心元器件，用于检测运动载体相对惯性空间的角速度与角运动；结合加速度计测得的位移及线速度数据，通过积分运算，即可解算得到载体实时姿态、运动速度、位置等关键信息。
光纤陀螺仪的物理基础为 1913 年由 G. 萨格纳克提出的萨格纳克效应：两束光波沿闭合光路反向传输时，产生的相位差与光路法线方向的输入角速度成正比。自 1976 年光纤陀螺仪概念首次提出并完成实验验证以来，历经近四十年发展，技术迭代成果显著。同时依托光纤通信领域的高速发展，各类光学器件的稳定性与可靠性大幅提升，进一步推动了光纤陀螺仪的产业化应用。
相较于传统陀螺仪，光纤陀螺仪具备体积小、重量轻、功耗低、寿命长、可靠性高、易于批量生产等核心优势，市场应用占比逐年提升。其应用主要涵盖定位导航、姿态控制、绝对角度测量三大领域，在国防军工领域具备战略价值，同时在民用场景中拥有不可替代的技术优势。
目前商用及工程应用的光纤陀螺仪以干涉式为主。通过特殊光纤绕制工艺，传感光纤长度可达数千米，使光纤陀螺仪的探测灵敏度能够满足中低精度导航测量需求。
光纤陀螺仪整体由光学光路模块与信号处理模块组成。采用集成光波导架构的干涉式光纤陀螺仪光路结构如下图所示：
图 1：干涉式光纤陀螺仪光路原理框图
光源为光纤陀螺仪提供探测光信号，直接决定陀螺仪测量精度，核心影响指标包括：波长稳定性、光功率稳定性与偏振稳定性。
现阶段主流光源为超辐射发光二极管（SLD）与基于掺铒光纤的放大自发辐射光源（ASE）。
超辐射发光二极管（SLD）：平均波长稳定性一般，多用于低精度光纤陀螺仪；
放大自发辐射光源（ASE）：光谱宽度更大、光谱稳定性优异、输出光功率更高。
ASE 光源工作原理：掺铒光纤在泵浦光激励下产生自发辐射，再经光放大形成宽谱光源。双程后向结构 ASE 光源结构如下：
图 2：ASE 光源结构示意图
980 nm 泵浦源：980nm 泵浦激光器
WDM（波分复用器）：980/1550nm 复用器件
EDF（掺铒光纤）：增益发光介质
FRM（法拉第旋转镜）：光路偏振补偿器件
ISO（光隔离器）：抑制回光干扰
Filter（光滤波器）：滤除杂散光、优化光谱
偏振扰动是制约陀螺仪性能的关键因素之一。为抑制偏振不稳定带来的零点漂移误差，主流方案采用保偏光纤环，光路配套器件同步选用保偏规格，例如保偏耦合器、保偏隔离器；集成光路中搭配起偏器，可大幅优化陀螺测量性能，但整体成本相对更高。
此外也可采用消偏振技术，光纤环使用普通单模光纤，光路无需全系列保偏器件，仅需搭配光纤消偏器即可完成偏振控制，实现低成本方案设计。
铭创光电可提供多款紧凑型封装无源光器件，适配光纤陀螺仪系统集成与搭建。如有器件选型、定制开发及技术需求，欢迎联系铭创光电。
