光纤陀螺仪自1976年美国犹他州立大学首先研制出试验装置，随后，世界各发达国家的科研机构和著名大学都投入了很大的人力、物力和精力研究这一有发展前途的新型光纤旋转速率传感器。随着光纤通信技术和光纤传感技术的发展，光纤陀螺仪已经实现了惯性器件的突破性进展。在国外，l(/h~0.01(/h的工程样机已用于飞行器惯性测量组合装置。美国利顿公司已将0.1(/h的光纤陀螺仪用于战术导弹惯导系统。新型导航系统FNA2012采用了l(/h的光纤陀螺仪和卫星导航GPS．美国国防部决定光纤陀螺仪的精度1996年达到0.01(/h ；2001年达到0.001(/h；2006年达到0.0001(/h ，有取代传统的机械陀螺仪的趋势。

光纤陀螺仪作为继激光陀螺仪之后出现的新一代陀螺，各国的研制工作已经取得了重大的进展。光纤陀螺仪的研制对惯性导航和控制领域十分重要，随着计算机、微电子和光纤技术的发展和应用，它将取代传统的机械陀螺和平台惯导系统。

光纤陀螺仪与传统的机械陀螺仪相比，优点是全固态，没有旋转部件和摩擦部件，寿命长，动态范围大，瞬时启动，结构简单，尺寸小，重量轻。与激光陀螺仪相比，光纤陀螺仪没有闭锁问题，也不用在石英块精密加工出光路，成本低。

一、光纤陀螺仪的类型

光纤陀螺仪按原理上分类，可以分为：干涉仪式、谐振腔式和光纤型环型激光陀螺仪。

干涉仪式光纤陀螺仪按照光路的组成又可以分为：消偏型、全光纤型和集成光学型。

谐振腔式光纤陀螺仪按照光路的组成又可以分为：全光纤型和集成光学型。

光纤型环形激光陀螺仪是一种利用光纤环形腔中的受激布里渊散射的方向性增益效应来实现利用Sagnet效应检测谐振速率，其原理与激光陀螺仪完全相似。由于无需复杂的调制解调检测技术，国际上倍受重视。

二、各国研制情况

1.美国

美国的光纤陀螺研制单位有：利顿公司、霍尼威尔公司、德雷泊实验室公司、斯坦福大学以及光纤传感技术公司等。

（1）利顿公司研制的光纤陀螺

利顿公司的光纤陀螺技术在低、中精度应用领域已经成熟，并且已经产品化。1988年研制出SCIT实验惯性装置，惯件器件是光纤陀螺和硅加速度计。1989年公司研制的CIGIF论证系统飞行试验装置。1991/1992年研制出用于导弹和姿态与航向参考系统的惯性测量系统。1992年研制出GPS/INS组合导航系统。

（2）霍尼韦尔公司的集成光学光纤陀螺

霍尼韦尔公司研制的第一代高性能的干涉仪式光纤陀螺采用的是Ti内扩散集成光学相位调制器。采用的其他器件还有0.83um宽带光源、光电探测器/前置放大器模块、保偏光纤偏振器、两个保偏光纤熔融型耦合器以及由1km保偏光纤构成的传感环圈。

为了满足惯性级光纤陀螺的要求，霍尼韦尔公司研制的第二代高性能干涉仪式光纤陀螺采用了集成光学多功能芯片技术以及全数字闭环电路。

（3）美国德雷珀实验室

美国德雷珀实验室从1978年起为JPL空间应用研制高精度光纤陀螺，曾研制过谐振腔式光纤陀螺，研制了9年，由于背向散射误差限制了精度，后来改为采用于涉仪式方案。

在研制干涉仪式光纤陀螺的过程中，采用了三大技术措施：

a.把光源、探测器和前置放大器做成一个模块；

b.光纤传感环圈结构影响精度很大，采用了无骨架绕制光纤环圈的技术途径；

c.多功能集成光学器件模块，包括了所有其余的光纤陀螺的光纤器件。

德雷珀实验室的研究人员认为：目前0.01(/h 的干涉仪式光纤陀螺成本较高，需要研制自动生产线，降低成本，保证质量。

对于今后的发展问题，德雷珀实验室的研究人员认为：

a.惯性级的干涉仪式光纤陀螺仪，可以取代动力调谐陀螺仪,并逐渐取代激光陀螺仪；

b.惯性级干涉仪式光纤陀螺仪的难点是必须采用1km长度的保偏光纤，如果改用谐振腔式光纤陀螺仪方案，则长度可减为10m左右的光纤。为此谐振腔式光纤陀螺仍在作为研制方向，使光纤陀螺仪小型化的谐振腔式光纤陀螺的难点在于：控制电路比干涉仪式光纤陀螺复杂。随着ASIC技术的发展，将来有可能得到满意的解决，使谐振腔式光纤陀螺成为产品。采用干涉仪式和谐振腔式混合方案的光纤陀螺仪具有良好的发展前景。

2.日本

日本研制光纤陀螺的单位有东京大学尖端技术室、日立公司、住友电工公司、三菱公司、日本航空电子工业公司。

日本的干涉式光纤陀螺仪已经完成了基础研究，正进入实用化阶段。偏值漂移已经达到 。东京大学进行研究的谐振腔光纤陀螺仪取得了很大进展。

日立公司研制用于汽车导航系统的光纤陀螺，1991年用于日产汽车。

在日本，光纤陀螺作为汽车的旋转速率传感器已进入市场。利用光纤陀螺仪进行导航，用车轮转速计传感器测移动距离，用光纤陀螺测量车体的回转，同时采用图象匹配、GPS系统等配合计算汽车的位置和方位，显示在信息处理器上。

3.俄罗斯

俄罗斯的光纤陀螺有全光纤型和集成光学型。全光纤型是把所有的光纤器件都做在同一根光纤上。

Fizoptika公司研制的光纤陀螺已经商品化，产品型号有：VG949、VG941B等。

三、关键技术

光纤陀螺仪需要突破的主要技术为灵敏度消失、噪声和光纤双折射引起的漂移。

1. 灵敏度消失在旋转速率接近零时，灵敏度会消失。这是由于检测器中的光密度正比于Sagnac相移的余弦量所引起。

2. 噪声问题光纤陀螺仪的噪声是由于瑞利背向散射引起的。为了达到低噪声，应采用小相干长度的光源。

3. 光纤双折射引起的漂移

如果两束相反传播的光波在不同的光路上，就会产生飘移。造成光路长度差的原因是单模光纤有两正交偏振态，此两种偏振态光波一般以不同速度传播。由于环境影响，使两正交偏振态随机变化。 刘晓川