作为新一代的惯性传感器件,谐振腔光纤陀螺(RFOG)是利用谐振腔中相向传输光波的谐振频率偏差正比于角速度的原理,实现对旋转角速度的测量。相比于较为成熟的干涉式光纤陀螺,谐振式光纤陀螺所需光纤长度仅为干涉式光纤陀螺的几十到几百分之一,而且检测精度高、动态范围大,引起了美、日、欧洲等惯性技术发达国家的重视。但是,目前谐振式光纤陀螺技术发展并不成熟,主要原因是光纤谐振腔受磁场、温度的影响大,偏振相关噪声和瑞利背向散射噪声等问题难以解决,限制了谐振式光纤陀螺的发展。本文提出将光子晶体光纤应用于谐振式光纤陀螺的研究中,从高性能光纤设计、温度和磁场效应抑制、偏振噪声抑制、背向散射噪声抑制等方面展开研究,以提高谐振式光纤陀螺的整体性能。主要研究内容如下:1、高性能光子晶体光纤设计及温度效应研究首先介绍了光子晶体光纤的原理,在此基础上对光子晶体光纤的双折射进行优化设计,得到双折射达10-3量级、具有双零色散点的八边形混合结构光子晶体光纤,在此基础上又对纤芯进行优化,得到双折射达10-2量级的混合纤芯结构光子晶体光纤,并分析了光纤结构参数对色散和双折射特性的影响。其次,通过有限元数值分析方法研究温度对光子晶体光纤性能的影响,重点研究了有效折射率、双折射和非线性系数随温度的变化趋势,并通过曲线拟合的方法得到了光纤特性随温度的变化系数。结果表明,光子晶体光纤的特性随温度的变化远远低于传统光纤,如:光纤折射率随温度的变化系数比传统光纤降低2个数量级,双折射降低1个数量级等。2、谐振腔偏振特性研究及法拉第相位误差抑制技术研究首先分析了基于传统光纤和全内反射型光子晶体光纤谐振腔的谐振曲线、精细度和灵敏度与光纤和耦合器特性的关系。结果表明,基于全内反射型光子晶体光纤谐振腔在提高谐振腔整体性能方面和传统光纤相当,能够代替传统光纤在谐振式光纤陀螺中得到应用。其次,通过琼斯矩阵理论建立了谐振腔的偏振模型,分析了温度对谐振曲线的影响,结果表明,谐振曲线包含两个本征偏振态,温度改变将会导致谐振腔两个偏振态之间的间隔发生改变,严重时将会导致两个本征偏振态之间发生重叠,导致谐振曲线发生畸变。经对比发现,光子晶体光纤谐振腔的谐振曲线两个本征偏振态之间的间隔要比传统光纤的大,具有优于传统光纤谐振腔的抗温度干扰能力。同时,对由磁场引起的法拉第相位误差进行了建模分析,结果表明,光纤长度和扭转率的增大将会导致法拉第相位误差增大,给陀螺的测量带来误差,而高双折射和低双折射都具有抑制法拉第误差的作用。进一步的分析表明,高双折射比低双折射在抑制法拉第相位误差方面要好至少一个数量级。最后,提出一种双环谐振腔以降低温度对谐振曲线偏振态的影响,并通过实验测试了不同温度下谐振腔的谐振曲线,实验结果与仿真结果相一致。通过对比单环谐振腔和双环谐振腔的谐振曲线和偏振误差可以发现,双环谐振腔两个本征偏振态在抗温度干扰方面比单环谐振腔要好,同时其偏振误差比单环谐振腔要低两个数量级。3、双三角波调制的背向散射噪声抑制技术研究首先对光纤环形谐振腔的动态响应特性进行研究,分析了三角波、正弦波和锯齿波相位调制技术下的光纤环形谐振腔归一化输出曲线随时间的变化特性,重点研究了调制方式、调制频率和调制系数对谐振腔输出的影响。通过对比,施加三角波相位调制后谐振腔的输出特性要优于正弦波和锯齿波调制。其次,提出基于双三角波相位调制技术抑制谐振式光纤陀螺中的背向散射噪声,并和双正弦波相位调制技术进行对比。结果表明,双三角波相位调制技术比双正弦波调制技术能够更好地进行载波抑制背向散射噪声的影响。仿真结果还表明,双相位调制系统中两个相位调制器的调制频率和相位调制系数将会影响解调信号的线性区域,根据理论分析得到了相位调制频率的最优解,并进行了仿真验证。结果表明,双三角波相位调制技术下的谐振式光纤陀螺系统存在良好的线性工作区域。